Основные эпохи океанского фосфатонакопления и их природа

Введение

Крупнейшие скопления фосфоритовых руд, слагающих 160 промышленных месторождений, в том числе 72 наиболее крупных, неравномерно распределены в разрезе докембрия и особенно фанерозоя. В одних системах наблюдается очень крупные, гигантские запасы фосфоритов морского происхождения, в других – несоизмеримо меньше, обычно непромышленные. Такая реальная неравномерность в распределении фосфоритов, представляемая как статистическая, определила появление идеи об «эпохах фосфатонакопления». Дальнейший анализ этой проблемы необходим для выяснения возможных условий возникновения мощных концентраций фосфора, целенаправленного прогноза и поисков новых месторождений в перспективных стратиграфических подразделениях.
Фосфоритообразование на дне океана представляет собой грандиозное геологическое явление, начавшееся, вероятно, со времени появления жизни на земле и обусловленное специфическим сочетанием обычных факторов океанской среды. Исследование этого явления - проблема в равной степени океанологическая и геологическая. Фосфориты на дне океана служат существенным резервом мировых ресурсов горно-химического сырья и могут иметь экономическое значение для ряда регионов Азии и Океании.
Разные типы фосфоритов образовывались в специфических условиях, которые в ходе истории не повторялись, свидетельствуя об эволюции фосфоритообразования. Образование различных литологических типов фосфоритов говорит также об определенной приуроченности к определённым этапам развития Земли. Эта интереснейшая проблема требует дальнейшего изучения и развития.


1. Литогенетические типы фосфоритов

Как было упомянуто выше, различные литогенетические типы фосфоритов соответствуют определенным этапам развития Земли. Рассмотрев размещение фосфоритов в геологической истории, А.Л.Яншин подчеркивал ,что фосфогенез в истории Земли происходил неравномерно и эпохи массового накопления фосфоритов чередовались с такими периодами, в течение которых фосфориты не формировались. Поэтому необходимо вкратце описать основные литогенетические типы фосфоритов.
По структурно-текстурным особенностям выделены следующие литогенетические типы фосфоритов: микрозернистый, ракушечный, зернистый, желваковый, а также метаморфизованный, образовавшийся при метаморфизме микрозернистых фосфоритов. Выделенные типы фосфоритов четко различаются по стратиграфическому, геотектоническому, географическому, формационному признакам и вещественному составу (Рис. 1 и 2).

Рис. 1. Размещение фосфатных провинций

Рис. 2 Схема размещения фосфоритоносных бассейнов Типы фосфоритов: I - микрозернистый, 2 - ракушечный, 3 - зернистый, 4 - желваковый
Основные бассейны: 1 - Фосфория; 2 – Каратау 3 - Алтае-Саянский 4 - Окино-Хубсугульский; 5 - Удско-Шантарский; 6 - Янцзы; 7 - Лаокай; 8 - Аравалли; 9 - Непал; 10 - Джорджина; 11 - Прибалтийский I2 -Лено-Тунгусский• I3 - Флорида; I4 - Сечура; I5 - Бразильскии; I6 -Марокканский; 17 - Восточно-Средиземноморский; 18 - Алжиро-Тунисский; I9 - Среднеазиатский; 20 - Вятско-Камский, Подмосковный, Актюбинский

Месторождения микрозернистых фосфоритов приурочены к устойчивым массивам и их склонам внутри подвижных областей, к активизированным участкам платформ и их перикратонным прогибам - миогеосинклиналям. Фосфатонакопление проходило в мелководном проливообразном водоеме. Окружающая суша характеризовалась низким сглаженным рельефом, откуда почти не приносился разубоживающий терригенный материал.
Месторождения ракушечных фосфоритов формировались на платформах и склонах срединных массивов, в заливообразных акваториях эпиконтинентального моря, отличавшихся особо благоприятными условиями существования брахиопод: определенным температурным режимом, высокой первичной биологической продуктивностью, отсутствием конкурентов и хищников и др.
Желваковые фосфориты также образовывались на платформах в эпиконтинентальных морских бассейнах на глубинах до 150 м. Наиболее богатые рудные залежи приурочены к участкам палеобассейна, характеризующегося замедленной седиментацией, расчлененным рельефом дна и меняющимся по активности гидродинамическим режимом

. Наиболее мощное фосфоритообразование (месторождения зернистого типа) связано с краевыми частями платформ, обращенным к геосинклиналям. Их формирование одни исследователи связывают с зонами подъема глубинных, насыщенных растворенными фосфата вод, другие - с течениями в проливах.
Выделенные типы фосфоритов приурочены к различным геологическим формациям (Рис. 3).

Рис. 3. Литогенетические типы фосфоритов.

Разнообразие литологических типов фосфоритов и их различные условия формирования позволяют соотнести типы фосфоритовых руд с различными временными эпохами. Микрозернистые фосфориты образовались в большинстве своем в позднем протерозое – позднем докембрии, а бассейны в США имеют пермское время, ракушечные фосфориты накапливались лишь в ордовике, зернистые фосфориты отлагались в мелу – раннем палеогене, а желваковые – частично в юре и в раннем – позднем мелу. Такое распределение частично объясняет вопрос об эпохах фосфатонакопления и, на первый взгляд, позволяет выделить их.

2. Эпохи фосфатонакопления

Эволюция фосфоритообразования тесно переплетается с проблемой установления эпох фосфогенеза. Во многих работах эпохи фосфогенеза определяются на основе пиков эпюр стратиграфического распределения мировых запасов фосфоритов на геохронологической колонке. Однако стоит ли принимать каждый пик за отдельную эпоху? Например, в пермское время фосфориты образуют очень крупное локальное накопление в одном сравнительно узком регионе – в Скалистых горах Северной Америки. Тогда возникает вопрос: можно ли считать пермь одной из глобальных эпох фосфатонакопления.
Общие запасы фосфоритовых руд докембрия и фанерозоя мира оценивается примерно в 143 млрд. т. Подавляющая часть (88,7%) мировых запасов этих руд приходится на месторождения зернистого (61,4%) и микрозернистого (27,3) типов. Максимум концентрации фосфоритовых руд отчетливо прослеживается в венде-кембрии, поздней перми, позднем мелу-палеогене и миоцене. Эти стратиграфические интервалы могут считаться главнейшими эпохами морского фосфоритообразования и включают около 127 млрд. т. Запасов фосфоритовых руд. Другие уровни геохронологической шкалы характеризуются меньшими масштабами. Но и здесь есть свои пики: ранне-среднерифейский (пелитоморфные фосфориты), нижнеордовикский (ракушечные фосфориты) и позднеюрско-меловой (желваковые фосфориты), плиоценовый и частично четвертичный (переотложенные фосфориты). На этих стратиграфических уровнях установлено около 16 млрд.т. фосфоритовых руд.
Оценка дорифейских этапов осадочного фосфатонакопления затруднительна из-за слабой изученности и часто значительного метаморфизма. Отсутствие промышленных месторождений дорифейского возраста , возможно, связана с недостаточным развитием океанических бассейнов и относительно угнетенным биосом на ранних этапах развития Земли.
Среди основных условий, оказывающих влияние на процессы фосфатонакопления и соответственно на возникновение и формирование эпох фосфатообразования выделяются: эволюция органического мира, климата и глобальной тектонической обстановки развития Земли.
Главным источником органического вещества в океанических и морских бассейнах сейчас являются фотосинтезирующие планктонные водоросли. В водах Мирового океана их высокая биологическая продуктивность служит в зонах апвеллингов важнейшим фактором, определяющим геохимию осадочного процесса на океанских шельфах, в том числе и фосфатонакопление. Можно считать, что с момента возникновения биоса (3,5 -4 млрд. лет) фосфор начал играть роль биогенного элемента, усиленную в мезозойских и особенно кайнозойских бассейнах. Фитопланктон является как бы ведущим «биофильтром» фосфора, поступающего на океанские шельфы. Резкая смена биоса совпадала аще с орогенными эпохами, а периоды его «изменения» - с промежутками между ними, сопровождающимися длительными морскими трансгрессиями, стабилизацией климата, сглаживанием рельефа и увеличением объёма биомассы Мирового океана