Фосфатолиты, определение. Породообразующие минералы и их диагностические признаки.

 Фосфоритами - породы, больше чем на 50% сложенные фосфатными минералами. При определении фосфоритов как руды на фосфор содержание P2O5>5. Фосфориты слагаются кальциевыми фосфатами, относящимися к группе апатита, точнее фторапатита. Это биогенные и хемогенные минералы, в которых фосфор входит в состав организмов, особенно в состав их скелета. В составе фосфоролитов насчитывается порядка 38 фосфатных минералов фосфоритов (Ca, P, O, H и др.), породообразующих минералов значительно меньше, и из них важнейших шесть (коллофан, гидроксил-апатит, карбонат-апатит, курскит, франколит, фторапатит). Из нефосфатных минералов часто и в большом количестве встречаются обломочный кварц, аутигенный и эдафогенный глауконит, аутигенные опал, халцедон, кварц, пирит, кальцит, доломит, сидерит, окисное железо и другие минералы, а также органическое вещество, в основном битумного ряда, реже гуматы. Большинство пластовых фосфоритов нацело лишены глауконита.

Коллофан – аморфный, изотропный, в парал николях бесцветный (или желтоватый с примесями), показатель преломления больше КБ =1,6

Франколит – полукристаллический, анизотропный, серые цвета интерференции, мелкозернистые массы, удлиненные кристаллы, структуры обрастания, с органическими остатками

Фторапатит – полнокристаллический, серые цвета интерференции, отрицательное удлинение. Акцессорный минерал в осадочных или песчаных породах.

 

Билет 16

Химическое субаэральное выветривание, подробная характеристика окислительного щелочно-кислого процесса, химические реакции превращения породообразующих минералов.

Агенты: кислород, кислоты, щелочи, вода, СО2.Химическое выветривание развивается только в гумидных, влажных, зонах Земли, но для наиболее полного его развития требуется и теплый климат.Эти оба фактора - вода и тепло - действуют в одном направлении, и поэтому тропические влажные зоны отличаются наиболее мощными латеритными корами выветривания, в которых развиты все горизонты: 1) железные панцири (0-10 м), 2) бобовый алюминиево-железный (1-30 м или больше), 3) пятнистый, иллювиальный (инфильтрационный) железокаолиновый (1-20 м), 4) чисто каолиновый (5-20 м и больше) и 5) монтмориллонит-гидромусковитовый (10-30 м и больше), постепенно переходящий в невыветрелую породу.

Генезис каждого горизонта определяется как общими, так и своими условиями. Общим условием является холмистый или даже мелко-среднегорный рельеф, обеспечивающий мощную зону просачивания и, следовательно, интенсивный промывной гидролиз: поверхностные воды, проникая по трещинам и капиллярам, несут с собой кислород, органические кислоты и другие агенты выветривания и удаляют одни компоненты и продукты выветривания и накапливают другие. Это накопление чаще всего пассивное, за счет удаления других компонентов: кремнезема, щелочей, щелочных земель и некоторых полуторных окислов равнинный рельеф, при котором зеркало неподвижных грунтовых вод расположено близко к поверхности; хотя и способствует накоплению продуктов выветривания, но мощность коры мала, да и скорость выветривания из-за менее интенсивного промывного гидролиза уменьшается.

Окислительн щелочно-кислы процесс – каолинизация. Пш – гидрослюды, 6КAlSi3O8+2CO2+2H2O=2KAL2ALSi3O10(OH)2+2K2CO3+12SiO2

Гидрослюды в каолинит, 4KAL2ALSi3O10(OH)2+2СO2+8H2O=3Al4Si4O10(OH)8+2H2CO3

Каолинит – бемит и опал, пироклены и афмифоболы – монтмориллониты , хлориты. Анортит - монтморилонит

 

Гипотезы образования фосфатолитов (А.В. Казакова и др.) Полигенетичность фосфатолитов

Способы образования:

1.Механический: обломочная стр-ра, смешанность материаллов. Большая часть зернистых фосфоритов заключает обломки сцементированных оолитовых или других фосфоритов, что указывает и на процесс кластирования, т. е. взламывания, механического или физического разрушения, сформировавшихся пластов фосфоритов. Нередко устанавливается многократность взламывания, осаждения, цементации и нового взламывания пластов фосфоритов. Этот процесс механической конденсации, формирующий фосфоритовый пласт как перлювий, выступает как основной рудообразующий.

2.Биологический: фосфор первично концентрировался секреционным способом организмами — беззамковыми брахиоподами или рыбами, морскими млекопитающими,

ихтиозаврами, плезиозаврами или даже наземными пресмыкающимися (ящерицами, черепахами, крокодилами, например, в палеогене Мали) и другими позвоночными. При

отмирании и массовой гибели эти фосфатные или фосфатистые биофрагменты накапливаются и создают первичный пласт, иногда достаточно кондиционный. Но

часто происходит последующая конденсация: перемыв волнением, течениями, что позволяет относить такие фосфаты к механическому элювию – перлювию.

3.Химический: менее очевиден, трудно доказуем.

Гипотеза Казакова: с глубиной содержание фосфора растет, тк он высвобождается из «дождя» трупов. Высокое давление и низкие температуры здесь приводят к резкому возрастанию содержания CO2, растворимости карбонатов, включая раковины и другие

скелетные остатки, и сильному возрастанию щелочного резерва. Из биоскелетов освобождаются фосфор и другие биогенные элементы, что еще больше повышает их концентрацию на глубине. Течения подают эти воды вверх, где во много раз уменьшается

давление и повышается температура вод, то CO2 и другие растворенные газы начнут энергично выделяться и диффундировать в атмосферу, а удерживаемые ими в растворе

катионы и соли, прежде всего СаСОз, — осаждаться из пересыщенных растворов. Вместе с ними осаждаются и фосфаты, обогащающие карбонатную, глинистую и алевритовую фации шельфа и верхней части континентального склона. Так накапливаются лишь рассеянные фосфаты, но фосфоритовые месторождения не образуются.

«Биолитная» гипотеза Меррея, Кайе, Самойлова и Архангельского (про месторождения): массовая гибель организмов, как рыб, так и планктона и других форм, например, при встрече холодного и теплого течений или при резких колебаниях береговой линии, т. е.

при обширных трансгрессиях и регрессиях. Переполненность многих фосфоритов остатками организмов (например, желваковых юрских подмосковных и др.), их черный цвет, приуроченность, многих месторождений к сильным течениям, казалось,

подтверждали гипотезу. Она помогла найти многие месторождения, но преимущественно мелкие, в которых фосфориты действительно образовывались из тел организмов, при

разложении в илу освобождавших фосфор, и он концентрировался в виде зернышек, желваков или конкреций. 

Г. И. Бушинский, Диагенетическая теория образования фосфоритов:

в иловых водах осадков содержание P2Os достигает 2500 мг/м3. Это реальный источник формирования микроконкреций — оолитов и других сфероагрегаций. Все или почти все крупнейшие месторождения подпадают под теорию Бушинского. Источником

фосфора для их формирования служат тела организмов, постоянно осаждающиеся из толщ океана, морей, их заливов на дно и более или менее равномерно рассеивающиеся в осадках. Гидролиз высвобождает фосфор, и он, становясь подвижным, перемещается к некоторым центрам с пониженными рН и Eh, где и осаждается (мешающий анион SO4

2 - связывается, вероятно, в сульфидах). Это происходит как в условиях открытой системы, т. е. в стадию сингенеза (например, фосфатизируются водорослевые маты; Southgate,1986), так и несколько глубже, при диагенезе, но достаточно близко к поверхности осадка. Поэтому часто такие осадки перемываются и конденсируются. Начальные же накопления, таким образом, по Г. И. Бушинскому, осуществляются биогенно-хемогенным (включая и метасоматический) способом преимущественно в стадию сингенеза.