Основные эмпирические закономерности геохимии фосфора в гипергенезе

Объект исследований. Исследование посвящено распределению фосфора (в виде процентных содержаний Р₂О₅ и Р), а также введенных нами четырех фосфорных модулей: фосфор-титанового ФТМ (P₂O₅/TiO₂), фосфор-кальциевого ФКМ (P2O5/CaO), фосфор-железного ФЖМ (P₂O₅/Fe₂O₃) и фосфор-общежелезного ФОЖМ (P₂O₅/ (Fe₂O₃ + FeO)) в основных разновидностях осадочных горных пород: псаммитах, пелитах, карбонатах, силицитах, в породах вулканогенно-осадочных (туффоидах), а также почвах, осадках и специфических образованиях: конкрециях и корах выветривания.

Методы. На основе огромного банка данных (несколько десятков тысяч силикатных анализов) определены новые кларки фосфора. В качестве оценок кларка использованы средние медианные содержания для всех указанных групп горных пород. Для характеристики состава фосфоритов впервые успешно применены методы литохимии. Для выявления форм нахождения фосфора в породах широко использован корреляционный анализ. Реальными считались только самые надежные коэффициенты линейной корреляции фосфора и фосфорных модулей с породообразующими компонентами - с уровнем значимости не ниже чем 0.01 и 0.05.

Результаты исследования и выводы. Новые оценки кларков иногда заметно отличаются от оценок предшественников, а для ряда объектов определены впервые. Интерпретация установленных связей позволила выявить следующие основные корреляции и соответствующие им формы нахождения фосфора в осадочных породах и их аналогах (почвах и осадках): позитивная корреляция с СаО - доминирует фосфор в форме акцессорного апатита или франколита; позитивная корреляция с Fe₂O₃ - доминирует фосфор, сорбированный на гидроксидах железа; позитивная корреляция с MgO - доминирует фосфор в составе смектита или хлорита, первоначально сорбированный на глинистом веществе осадков; позитивная корреляция с TiO₂ - доминирует фосфат, сорбированный на лейкоксене. Таким образом, помимо известных ранее кальциевого и гидроксидно-железного, впервые выделен титановый геохимический барьер для фосфора.

1. Альтшулер З.С. (1977) Выветривание месторождений фосфатов - аспекты геохимии и среды. Фосфор в окружающей среде. М.: Мир, 47-116.

2. Батурин Г.Н. (1978) Фосфориты на дне океанов. М.: Наука, 232 с.

3. Батурин Г.Н. (2004) Фосфатонакопление в океане. М.: Наука, 464 с.

4. Батурин Г.Н. (2009) Биопродуктиты и вулканизм. Докл. АН, 426(5), 653-657.

5. Берг Г. (1933) Геохимия месторождений полезных ископаемых. М.; Л.: Гос. н.-техн. горно-геол. нефт. изд- во, 352 с.

6. Блисковский В.З. (1967) Фосфоритоносная кора выветривания на месторождении Большие Джебарты (Восточный Саян). Литология и полезн. ископаемые, 1, 23-42.

7. Блисковский В.З. (1968) Геохимия и особенности концентрации элементов-примесей в фосфоритах. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Люберцы, 252 с.

8. Блисковский В.З. (1983) Вещественный состав и обогатимость фосфоритовых руд. М.: Недра, 200 с.

9. Блисковский В.З., Минеев Д.А. (1986) Камни плодородия. М.: Недра, 213 с.

10. Бок И.И. (1955) Агрономические руды. Алма-Ата: АН Казах. ССР, 177 с.

11. Бродская Н.Г. (1974) Роль вулканизма в образовании фосфоритов. Тр. ГИН АН СССР, 258. М.: Наука, 198 с.

12. Дудкин О.В. (1980а) Геохимия фосфора в магматическом процессе. Геология месторождений апатита: методика их прогнозирования и поисков. М.: Недра, 14-18.

13. Дудкин О.В. (1980б) Поведение фосфора в постмагматических процессах. Геология месторождений апатита: методика их прогнозирования и поисков. М.: Недра, 18-20.

14. Еганов Э.А. (1983) Структура комплексов фосфоритоносных отложений. Новосибирск: Наука, 135 с.

15. Еганов Э.А. (1988) Фосфоритообразование и строматолиты. Новосибирск: Наука, 89 с.

16. Занин Ю.Н. (1975) Вещественный состав фосфатоносных кор выветривания и связанных с ними место-рождений фосфоритов. Новосибирск: Наука, 210 с.

17. Занин Ю.Н., Терновой В.И. (1980) Геохимия фосфора в зоне выветривания. Геология месторождений апатита: методика их прогнозирования и поисков. М.: Недра, 24-26.

18. Иванов В.В. (1994) Экологическая геохимия элементов. Главные р-элементы. Фосфор-15. Кн. 2. М.: Недра, 197-214.

19. Ильин А.В. (1983) Фосфориты Низких Гималаев - еще одна древняя фосфоритоносная провинция. Докл. АН СССР, 286(1), 154-158.

20. Ильин А.В. (2008) Древние (эдиакарские) фосфориты. Тр. ГИН РАН, 587. М.: ГЕОС, 160 с.

21. Казаков А.В. (1939) Фосфоритные фации. Происхождение фосфоритов. Тр. НИУИФ, 145. М.: НИУИФ, 3-108.

22. Казанский Ю.П. (1969) Выветривание и его роль в осадконакоплении. Тр. ИГГ СО АН СССР, 7. М.: Наука, 127 с.

23. Котова О.Б., Понарядов А.В. (2020) Сорбция фосфата на лейкоксене. Вестн. геонаук, 1(301), 19-23. DOI: 10.19110/geov.2020.1.3.

24. Макаров М.И. (2009) Фосфор органического вещества почв. М.: ГЕОС, 397 с.

25. Масленников В.В. (1999) Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротермальных полей (на примере Южного Урала). Миасс: Геотур, 348 с.

26. Пустовалов Л.В. (1933) Геохимические фации и их значение в общей и прикладной геологии. Проблемы советской геологии, 1(1), 57-80.

27. Ронов А.Б., Корзина Г.А. (1960) Фосфор в осадочных породах. Геохимия, 8, 667-687.

28. Савенко В.С., Савенко А.В. (2005) Физико-химический анализ современного океанского фосфоритообразования. М.: ГЕОС, 142 с.

29. Силаев В.И. (1996) Минералогия фосфатоносных кор выветривания Полярного Урала. СПб.: Наука, 136 с.

30. Смирнов Н.Г., Вотяков С.Л., Садыкова Н.О., Киселева Д.В., Щапова Ю.В. (2009) Физико-химические характеристики ископаемых костных остатков млекопитающих и проблема оценки их относительного возраста. Ч. 1. Термический и масс-спектрометрический элементный анализ. Екатеринбург: Гощицкий, 118 с.

31. Смирнов А.И. (1972) Вещественный состав и условия формирования основных типов фосфоритов. Тр. ГИГХС, 14. М.: Недра, 196 с.

32. Соколов А.С. (1996) Эволюция ураноносности фосфоритов. Геохимия, 11, 1117-1119.

33. Страхов Н.М. (1971) Развитие литогенетических идей в России и СССР. Критический обзор. Тр. ГИН АН СССР, 228. М.: Наука, 622 с.

34. Фелицын С.Б. (2004) Вулканизм, выветривание и вариации цикла фосфора в венде на Восточно-Европейской платформе. Литология и полезн. ископаемые, 4, 375386.

35. Ферсман А.Е. (1959) Фосфор (Р-15). Геохимия. Т. 4. (Избр. тр. Т. V). М.: АН СССР, 100-112.

36. Фролов В.Т. (1984) Генетическая типизация морских отложений. М.: Недра, 222 с.

37. Хесс П.Р. (1977) Фосфор в озерных осадках. Фосфор в окружающей среде. М.: Мир, 625-637.

38. Холодов В.Н., Пауль Р.К. (1995) Черное море - геохимическая модель фосфатонакопления. Литология и полезн. ископаемые, 6, 563-581.

39. Цыкин Р.А., Удина И.И. (1975) Марганец и фосфор в бокситоносных отложениях Ангаро-Енисейской провинции. Вопросы минералогии, петрографии и геохимии Красноярского края: матлы ВМО АН СССР. Красноярское отд., 3. Красноярск: Книжн. изд-во, 144-151.

40. Шелдон Р.П. (1982) Осаждение апатита на границе вода- осадок - неуниформистский процесс. Геология месторождений фосфоритов и проблемы фосфоритообразования. Новосибирск: Наука, 15-25.

41. Юдович Я.Э. (1980) Опыт вещественно-генетической классификации конкреций и конкрецоидных пород: в порядке обсуждения. Литология и полезн. ископаемые, 4, 110-123.

42. Юдович Я.Э. (1981) Региональная геохимия осадочных толщ. Л.: Наука, 276 с.

43. Юдович Я.Э. (2009) Еще раз об аноксии и фосфогенезе. Вестн. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН, 2(170), 22-23.

44. Юдович Я.Э. (2018) 11 генотипов фосфогенеза в стратисфере. Урал. геол. журн., 3(123), 18-39.

45. Юдович Я.Э., Беляев А.А., Кетрис М.П. (1998) Геохимия и рудогенез черных сланцев Пай-Хоя. СПб.: Наука, 366 с.

46. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (1988) Геохимия черных сланцев. Л.: Наука, 272 с.

47. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (1994) Элементы-примеси в черных сланцах. Екатеринбург: УИФ Наука, 304 с.

48. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2000) Основы литохимии. СПб.: Наука, 479 с.

49. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2005) Токсичные элементы- примеси в ископаемых углях. Екатеринбург: УрО РАН, 656 с.

50. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2006) Ценные элементы-примеси в углях. Екатеринбург: УрО РАН, 538 с.

51. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2008) Минеральные индикаторы литогенеза. Сыктывкар: Геопринт, 564 с.

52. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2010) Геохимические и минералогические индикаторы вулканогенных продуктов в осадочных толщах. Екатеринбург: УрО РАН, 412 с.

53. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2011) Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 740 с.

54. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2014) Геохимия марганца. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 540 с.

55. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2016) Как называть карбонатсодержащую породу? (Из опыта практической работы). Вестн. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН, 3(255), 33-36. DOI: 10.19110/2221-1381-2016-3-33-36

56. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Никулова Н.Ю., Соин В.Н. (2006) Сочинские шарики. Вестн. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН, 3(135), 7-14.

57. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. (2018а) Геохимия титана. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 436 с.

58. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. (2018б) Фосфориты и глауконит: причина парагенезиса. Вестн. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН, 11(287), 43-47. DOI: 10.19110/2221-1381-2018-11-43-47

59. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. (2019а) Лито-химия фосфоритов. Урал. геол. журн., 3, 1-86.

60. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. (2019б) Пять генетических корреляций фосфогенеза в стратисфере. Урал. геол. журн., 1, 1-60.

61. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. (2020) Фосфор в карбонатных породах. Вестн. геонаук, 3 (303), 1420. DOI: 10.19110/geov.2020.3.2

62. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Терешко В.В., Рыбина Н.В. (2016) Очерки литохимии Тимано-Уральского региона. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 236 с.

63. Яншин А.Л., Жарков М.А. (1986) Фосфор и калий в природе. Новосибирск: Наука, 190 с.

64. Яншин А.Л., Ильин А.В., Еганов Э.А. (1984) Основные проблемы древнего фосфатонакопления. Неметаллические полезные ископаемые. Докл. Междунар. геол. конгресса. Секция С.1527. Т. 15. М.: Наука, 95-103.

65. Algeo T.J., Ingall E. (2007) Sedimentary Corg:P ratios, pale-ocean ventilation, and Phenerozoic atmospheric pO2. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 256(3-4), 130-155.

66. Chambers J.M., Cleveland W.S., Kleiner B., Tukey P.A. (1983) Comparing Data Distributions. Graphical Me-thods for Data Analysis, 62. Belmont, California, Wadsworth International Group.

67. Froelich P.N., Arthur M.A., Burnett W.C. et al. (1988) Early diagenesis of organic matter in Peru continental margin sediments: phosphate precipitation. Marine Geol., 80(3/4), 309-343.

68. Gulbrandsen R.A. (1966) Chemical composition of phosphorites of the Phosphoria Formation. Geochim. Cosmochim. Acta, 30, 769-778.

69. Harder Н. (1978) Synthesis of iron layer silicate minerals under natural conditions. Clay and Clay Minerals, 96(1), 65-72.

70. Murray J., Renard A.F. (1891) Report on the deep-sea deposits based on the specimens collected during the voyage of HMS Challenger in the years 1872 to 1876. London, Edinburg, Dublin, 688 p.