21.03.2021

Генетическая общность древних фосфоритов и осадочных руд триады элементов


В древних фосфоритоносных бассейнах, помимо фосфоритов, часто встречаются залежи руд триады элементов — марганца, железа, алюминия. Залежи эти, как и фосфоритовые, нередко весьма велики. Ассоциация фосфоритов с марганцем выступает наиболее очевидно. Она наблюдалась Г.И. Бушинским на фосфоритовых месторождениях КНР как в виде пачек, состоящих из фосфоритов и карбонатных руд марганца, так и своеобразных пород, в которых тонко перемежаются прослоечки существенно фосфатного состава и родохрозита.

В Восточном Саяне в основной фосфоритоносной пачке недавно открытого Ухагольского месторождения фосфоритов обнаружен метровый невыдержанный горизонт фосфатсодержащих доломит-родохрозитовых пород с 19—20% окиси марганца. Вместе с тем в рудных телах месторождений марганца стали находить фосфориты: Усинское месторождение в Кузнецком Алатау; марганцево-рудные формации аппалачского типа в Аппалачах и в Скалистых горах (США).

Ассоциация с железом также вполне отчетливая. Следует отметить, что основная докембрийская железорудная формация (джеспилитовая) в целом является значительно более древней по сравнению с рассматриваемой позднерифейско-раннекембрийской эпохой. В то же время, джеспилиты или очень близкие к ним породы встречаются в рифейских и даже нижнекембрийских отложениях. Интересно, что древние дорифейские джеспилиты, как и сами железные руды, с ними связанные, являются очень слабо фосфористыми либо вовсе лишенными фосфора.

В рифейских и нижнекембрийских джеспилитах содержание фосфорного ангидрида иногда достигает несколько процентов. Для многих районов, в частности Хингана и Приморья, фосфориты и джеспилиты или железистые кварциты установлены на одном стратиграфическом уровне.

Ассоциация с алюминием проявляется, с одной стороны, в виде своеобразных алюмофосфатных пород (например, в районе Рам Джангл в Северной Австралии), а с другой — в том, что бокситы и фосфориты встречаются на весьма близких стратиграфических уровнях. Многочисленные примеры такого явления известны теперь в Южной Сибири, в связи с широкими поисками бокситов.

Можно было бы привести много других примеров тесной ассоциации древних фосфоритов с рудами триады. Представление о конкретных пространственных и временных взаимоотношениях фосфоритов и руд триады дают, в частности, исследования П. JI. Безруковым железистомарганцевого горизонта, залегающего в кровле продуктивной чулактауской свиты Каратауского фосфоритоносного бассейна. Вкрест простирания бассейна от Джанытасского месторождения фосфоритов к Беркутинскому, т. е. от высокопродуктивных участков к низкопродуктивным, отмечается увеличение мощности марганцевых руд и содержания в них марганца. Таким образом, очевидно пространственное разобщение фосфоритов и руд марганца. Ho эта картина не поддается однозначной палеогеографической интерпретации, поскольку в Каратау наблюдению доступна лишь некоторая часть бассейна в основном скрытого под более молодыми осадками.

Благоприятным объектом для изучения является Хубсугульский фосфоритоносный бассейн в Монгольской Народной Республике, так как в нем с двух сторон верхнерифейские фосфоритоносные толщи окаймляются более древними породами. Последние, как показывают региональные геологические исследования, и в период фосфатонакопления выступали по обоим бортам бассейна в виде участков низменной выравненной суши. Это дает возможность, с известным допущением, судить о палеоочертаниях бассейна по его современной конфигурации. Фосфоритоносные толщи Хубсугульского фосфоритоносного бассейна являются наиболее верхним членом стратиграфического разреза района и не перекрываются более молодыми отложениями.

Фосфоритоносная пачка выходит на поверхность вдоль обоих бортов бассейна — западного и восточного, погружаясь по направлению к осевой его зоне. По восточному борту был обнаружен участок, в котором благодаря серии складок второго порядка, фосфоритоносная пачка многократно выходит на поверхность. Это дало возможность проследить ее в поперечном профиле шириной около 20 км.

В наиболее восточной части профиля, приближенной к предполагаемому борту бассейна, в составе фосфоритоносной пачки имеется несколько пластов фосфоритов мощностью до 10—15 м, каждый с содержанием фосфорного ангидрида до 25—27%. К западу пласты фосфоритов утоньшаются, количество их уменьшается, продуктивность пачки снижается сначала в 2—3, а затем в 10—15 раз. В зоне выклинивания встречаются лишь отдельные маломощные и невыдержанные залежи убогих фосфатсодержащих доломитов. Ho еще до зоны выклинивания, в пределах фосфоритовой залежи, иногда появляются горизонты карбонатных марганцевых руд, содержащих фосфат.

Далее по профилю фосфоритовая залежь замещается карбонатными рудами марганца и кремнистыми сланцами. В целом, зоны накопления фосфора и марганца пространственно разобщены, хотя имеется промежуточная зона смещения, в которой, однако, и фосфор, и марганец образуют лишь незначительные скопления.

В промежуточной зоне встречаются также алюмо-железистые породы, аллиты и убогие бокситы с содержанием глинозема до 35—40%. Ho чаще здесь наблюдаются своеобразные смешанные породы, содержащие железо, алюминий, марганец, кремний. Минералогический состав этих пород не выяснен. Содержание алюминия и марганца связано обратной корреляционной зависимостью. Величина отношения глинозема к кремнезему широко варьирует, не превышая 1,5. Прочие соотношения могут быть самыми разнообразными.

Рассмотренный фациальный профиль с большой степенью вероятности можно дополнить данными по другим участкам бассейна, где на том же стратиграфическом уровне встречаются залежи железных руд и бокситов. Железные руды, состоящие почти нацело из окисного железа и кремнезема, располагаются в осевой части бассейна. В Хубсугульском фосфоритоносном бассейне пока известны два таких месторождения. Таким образом, из рассмотрения продуктивной пачки видно, что рудные накопления фосфора и триады элементов находятся в одном и том же фациальном профиле и являются близкоодновременными образованиями, едиными в генетическом плане. В этот же фациальный профиль на севере Хубсугульского бассейна попадают бокситы Боксонского месторождения. В 1972 году геологами ГИГХС Б.Г. Гуревичем и Ю.И. Хмелевым под бокситоносной пачкой были обнаружены фосфоритовые залежи. Бокситы тяготеют к прибрежной части профиля, ассоциируя с характерными обломочными также прибрежными фосфоритами.

Чтобы оценить вероятный источник рудного вещества для формирования древних фосфоритов, сравним три бассейна, по которым имеются сопоставимые данные — Каратауский, Хубсугульский и Берк Ривер в Северной Австралии. Эти бассейны родственны в одном очень важном отношении: фосфориты в них заключены в нижних частях мощных карбонатных серий, подстилаемых терригенными. На других уровнях такие же карбонатные породы не содержат не только рудных, но и вообще сколько-нибудь повышенных концентраций рассматриваемых элементов. Такой однородный карбонатный фон очень благоприятен для выяснения природы рудного процесса и сопутствующих ему явлений.

В Хубсугульском фосфоритоносном бассейне обращают на себя внимание два явления, явственно выступающие на фоне карбонатной седиментации: обогащение карбонатных пород, соседних по разрезу с продуктивной пачкой, терригенной примесью кварца и появление характерной подфосфатной терригенной красноцветной пачки. В рассмотренном фациальном профиле подфосфатная пачка обнаруживает сходное поведение с самой фосфоритоносной; она развита наиболее полно в тех же участках, где фосфоритоносная наиболее продуктивна; обе пачки выклиниваются одновременно по мере удаления от берега бассейна. Подфосфатная пачка непосредственно подстилает нижний горизонт фосфоритов и состоит из пород типа тонких кварцевых алевролитов, сцементированных доломитовым цементом, окрашенным окислами железа. В цементе изобилуют мелкие обломки фосфата. Характерно, что эти кварцево-карбонатные породы обнаруживают высокое содержание элементов триады, минералогическая форма которых еще не изучена. Таким образом, вынос в бассейн седиментации элементов триады начался одновременно с поступлением кварцевого обломочного материала, т. е. принос рудного вещества происходил с суши.

Остается теперь решить, какие же породы на суше могли быть источниками рудных залежей. Однородный карбонатный фон при полном отсутствии в нем всех рассматриваемых компонентов и узкая стратиграфическая приуроченность руд позволяют думать, что исходный материал (с высокой концентрацией поступавший в бассейн интересующих нас элементов) сносился с суши и фиксировался в продуктивной пачке. Таким материалом могли быть лишь образования типа кор выветривания, обогащенные фосфором, железом, алюминием, марганцем, а не такие породы, как граниты, гнейсы, амфиболиты или песчаники. На начальной стадии разрушения кор выветривания в процессе механического переноса, вероятно, возникла подфосфатная пачка, а на более зрелой — сама продуктивная пачка.

Ассоциация фосфоритов с рудами триады элементов, в том виде как она проявляется для древней эпохи фосфатонакопления, не повторяется в более молодых отложениях. Образование древних фосфоритов вряд ли можно объяснить концентрацией фосфора организмами, поскольку так называемый биологический взрыв во времени отвечает уже угасанию древнего фосфатнакопления. Обнаруживая сравнительно высокую концентрацию органического углерода, древние фосфориты в то же время либо лишены, либо обеднены остатками организмов или продуктов их жизнедеятельности, по сравнению с соседними по разрезу слоями карбонатных пород, содержащими такие остатки в изобилии. Можно предполагать, что в окислительной обстановке, существовавшей в карбонатных илах, органическое вещество полностью окислялось и выносилось из осадка. В фосфатных илах, вероятно, в силу восстановительной обстановки, условия для консервации органического вещества были более благоприятными. В целом имеющиеся данные говорят в пользу того, что биомасса в эпоху фосфатонакопления не была большей, чем до или после этого времени. В сложении самих древних фосфоритов также не наблюдается каких-либо признаков, которые можно было бы связывать с организмами.

Образование древних фосфоритов нельзя объяснить и путем замещения кальцита или доломита фосфатом из растворов. Конкретных следов подобных процессов не наблюдается, в то время как обратные процессы — замещение к вынос фосфата агрессивными карбонатными водами — выражены очень отчетливо. В целом, имеющиеся данные свидетельствуют об обычной хемогенной природе как фосфоритов, так и железных и марганцевых руд.

Ho хемогенное осаждение столь крупных масс фосфата, какие сосредоточены в древних фосфоритоносных бассейнах, представляется нереальным, если полагать, что концентрация растворенного фосфата в водах древних морей была столь же ничтожной, как в современных морях. Следует допустить, что в древних морях или в их заливах, отвечающих фосфоритоносным бассейнам, количество растворенного фосфата было значительно большим. Высокая концентрация фосфата, вероятно, могла быть достигнута в среде, значительно более кислой, чем современная. Такая среда интенсифицировала выветривание и обеспечивала высокие концентрации ряда элементов в растворах. Пути и способы миграции фосфора и элементов триады различны, что и определило характер размещения их руд в генетически едином фациальном профиле.





Яндекс.Метрика