Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Фосфатонакопление на подводных вулканических постройках западной части Тихого океана

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Фосфатонакопление на подводных вулканических постройках западной части Тихого океана"

ХАРЮВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Р Г Б ОД

1 3 МАЙ W9Ö

На правах рукопису

\hi..X

ГН1ДАШ Михаиле 1ванович ^"ЛЧ \

ФОСФАТОНАКОПИЧЕННЯ НА ПЩВОДНИХ ВУЛКАН1ЧНИХ СПОРУДАХ ЗАХЩНОТ ЧАСТИНИ ТИХОГО ОКЕАНУ

Спец1альтстъ 04.00.21 - гатолопя

Автореферат

дисертацм на здобуття наукового ступеня кандидата геолопчних наук

Харюв - 1996 р.

к.

Дисертац'кю е рукопис

Роботу виконано у Тихоокеанскому океанолопчному ¡нсгитуп ДСВ РАН та при Харивському державному унюерситет!

Науков1 кер1вники: доктор геолого-мЫералопчних наук, професор Щека Серп'й Аюмович (ДСП ДСВ РАН) доктор геолого-мжерапоп'чних наук, професор Шумейко Стан1слав 1ванович (ХДУ)

ОфОДйш опоненти: доктор геолого-мшералоп'чних наук, професор Карпова Галина Василшна (ХДУ) кандидат геолого-мшералоп'чних наук, с.н.с Чугунний Юр|'й Гаврилович (1ГН HAH УкраГни, м. КиТв).

Провщна срган!зац1я: УкраТнський державний ¡нститут

мшеральних ресурав ДержкомгеолопТ УкраТни, м.Омферополь

Зскист дисертацп вщбудеться "ДА " гьОЬусД 1996 р.

о ^ годиж на зааданш спецгалЬованоТ вченоТ ради Д 02.02.02 геопого-географмного факультету Харювського державного университету —

Адреса: 310077, мХарив, площа Свободи, 4, ауд. V 3 дисертац1ею можна ознайомитись у Центральна науковж йблютец1 Харкюського держун1верситету.

Автореферат роз(слано _ 1996 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано7 вченоТ ради

к.г.-м.н., доцент , .¿Ц^Ц -£<у ЮАБорисенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сть роботм визначаеться дискуайжстю та нерозв'язажстю проблеми пошуюв пелапчних «фосфорипв, яю зараз розглядаються як одне з перспективних джерел афох1м1чноТ сировини. Вивчення зв'язку фосфспонакопичення з пщводним вулкан¡змом дае ключ до гизнання генезису фосфорилв та сприятиме розробленню критермв 1х пошуюв як у межах морських акваторт, так i на суходол.

Мета та задач! роботи. Мета доайджень - у межах ефузтно-осадового типу л1тогенезу, видтеного Н.М.Страховим, виявити петролого-геох"|«1Чн1 ¡ндикатори фосфатоносних пщводних вулкашчних споруд в окраТнних морях та океанах.

Розв'язувались задача

1. Вивчення розподлу фосфору у вулкашчних та осадових породах р|'зних геоструктур.

2. Вивчення пщводних вулкан1в захщноТ частини Тихого океану з наголосом на виявлення петролого-геох|"м1чних особливостей базальтощю, що асоц1юються з фосфоритами, для пор1вняння з особливостями ¡нтрузивних nopifl вщомих апатитоносних комплексш суходолу.

3. Вивчення асоцюцж мшерсшв та xímíhhhx елементш, що утворюються протягом зм1нення базальтт на поствулкантному eTani.

4. Характеристика мшерального та хшжного складу фосфорилв.

Факткчний матер'юл та методи досл1джень. Робота фунтуеться на фактичниому Morepiani, з'|браному автором у шости морських експедиц1ях у перюд з 1986 по 1989 роки на НДС "Професор Богоров" (22,25,30/31 рейси), НДС "Академк А.Несмеянов" (10 та 13 рейси) та у 35 рейа НДС "Менделеев".

Проведено детальне вивчення речовинного складу nopifl петрофаф1чними, геохМчними та мжералопчними методами. При цьому проглйнуто бшьше 700 прозорих ишфт, виконано 68 визначень мжералт методом рентгежвськоТ дифракци. У робол викорисгано результат« 460 сиякатних (з них 240 авторських) та 208 рентген-радюметричних-хмчних (з них - 208 авторських) аналЫв порщ, 156 окремих визначень Р2О5 (з них - 148 авторських), 36 визначень ¡зотопного складу кисню та вуглецю. Опрацювання результате аналЫв зд1йснювалось з використанням методщ одновим1рного та 6arciTOBHMipHoro статистичного ансинзу. Виязлеш статистиmuí reox¡wi4Hi 3aK0H0MipH0cri ¡дентиф|ковано при петрофаф1чному вивченш порщ.

Новизна та практично uiHHicn, роботи.

1. Вперше вивчено закон ом: рн осп розпоилу фосфору у рЬних типах базальтоТдав Японського моря. Для базальтт фосфатоносних вулканпних споруд Японського моря та океану встановлено характерну асоц'юию корелюючих компонентов, що складаеться з Р2О5, К2О, Fe2Û3 та втраг протягом прожарювання (в.п.п. - F, НгО"1", СО2, SO3). З'ясовано м!нералопчну сугжсть uieï асоцюцн. .

2. Видшена геахМчна асоц!ац"1я фосфору у базальтах може правити за пошуковий критерш при прогнозуванж проявш фосфатних руд на пщводних вулкажчних спорудах дна морш та океант.

3. Для век тигав неогенових осадових та вулканогенно-осадових порщ Японського моря, синхронних за часом з фосфатонакопиченняМ, визначено геожминий фон фосфору та верхню границю фонових значень, з'ясовано ochobhï фаетори, що контролюють розподт фонових концентрацш цього елемента. 3 цих позифй у Японському Mopi видщено геоструктури, яю е перспективними щодо пошую'в фосфорит1в.

. АпробаЫя роботи. Результата роботи доповщались на 7-(й Всесоюзна школ! морськоТ геолопТ (Геленджик, 1986), 3-1Й Тихоокеансьюй школ1 з морськоТ геолопТ, геофЬики та reoxiMiï (Владивосток, 1987), 3-му Рещянсько-Китайському симпозиум! з геолопТ reoxiMiï та металогенп зони переходу sifl Аз'1Йського континента до Тихого океану (Владивосток, 1989), на сптьному засщаннГ кафедр геолопТ та MiHépanoriï, петрографм i корисних копалин Харювського университету (1996 р.). Фрагмент роботи дв1ч! посщали перше мкце на конкурс! молодих вчених Тйхоокеанського океанолопчного ¡нсгитуту ДСВ РАН та один раз були вщзначеж npeMiera на конкура праць молодих вчених ДСВ РАН.

За темою дисертацжноТ роботи опубШковано 8 робгп 4 статп" та 4 тезисш допдвщей на конференц!ях та зЪдах. Y публ!кац1ях цтком вщбито 3Micr та ochobhï висновки дисертаци.

Дисертац^ю виконано у межах науково-дослщних po6ir TOI ДСВ РАН за мЬхнародною профамою "ВЕСГПАК", загальнодержавноТ комплексноТ профами "Cbîtobmm океан".

Автор щиро вдячний науковим коровникам доктору геолого-MiHepanori4HHX наук, професору САЩеш (ДСП ДСВ РАН), який курирував петролопчну частину роботи, та доктору геолого-мЫералопчних наук, професору О.Шуменку (Харювсысий держун1'верситет), вимоглив1Стъ якого визначила становления ïï

л!толопчно1 частини. Глибоку вдячшсть за квсшфковаж консультацн автор висловлюе кандидату геолого-мшералопчиих наук MJJlinidHiH, яка привернула його увагу до yieï проблеми, а також кандидату геолого-мЫералопчних наук В.Т.С'едЫу, який лгаб'язно надав можливкть використати у робол додатковий анал1тичний матер1ал. Камжний матерюл, на якому фунтуеться дослщження, було 3|брано у рейсах TOI ДСВ РАН пщ науковим кертництвом М.Берсенева, €.П.Лелкова, 1.К.Пущша, Б.I.Васильева. Дослщження допомоглк забезпечити над1Йною анал1тикою I.Н.Якушева (х1М|чний аналЬ), С.О.Горбаренко (¡зотопний анал1з). Уам зазначеним вище колегам автор щиро дякус за надану пщтримку.

Структура та обсяг роботи. Робота складаеться 3i вегупу, чотирьох глав та заключения. Обсяг роботи екпадае 135 стор1нок тексту, до не! також входить 62 рисунки, 52 таблиц та список л1тератури 3i 175 назв.

3MICT РОБОТИ

Глава 1.СУЧАСН1 УЯВЛЕННЯ ПРО ЗВ'ЯЗОК ФОСФАТО-НАКОПИЧЕННЯ 3 ЕНДОГЕННИМИ ТА ЕКЗОГЕННИМИ ПРОЦЕСАМИ

У rnaBi проанал1зовано концепцп фосфатоутворювання у морських та океашчннх басейнах, ям сформувались у Hayui до цього часу. Найкоректжии висновки щодо походження фосфатопроявт на гидводних вулкатчних спорудах можна отримати, якщо поряд з речовинннм складом фосфорипв у взаемозв'язку вивчити умови Тхнього залягання, характер nopifl, яю з ними асоц1юють, а також виявнгн петролопчну специфку та спрямованкть вторинних змЫень ба nibioïfliB, я к! складають фосфатоносж гори-вулкани. Основу цього гид оду закладено у KOHijeniiiï вулканогенно-осадового гатогенезу (С рахов, 1963). У н'ш сформульовано уявлення щодо усфагоугворення як комплекса взаемопов'язаних явищ: eifl поведшки фосфору у магматичному розплав: та впливу на еволюц1ю магми до •iinaiiii з пщводними ексгаляцюми та пдротермами аж до його фжеаци . донки.', осадах та утворення фосфорилв.

робол подаеться докпадна характеристика фосфсгтопроявю на nifli имi.i» п-лжажчннх спорудах у двох головних геосфуктурних о( и. и г, окраТнному Японському Mopi, а також у вщкритому океаж I. ! !'.и! .Осборн (хребет JlyïcBirm) у твденно-зеваднж частиш Пасифти i.i по плато Огасавара - у ïï гйвшчно-захщжй частим.

Глава 2. ФОСФАТОНАКОПИЧЕИНЯ НА ПЩВОДНИХ ВУЛКАН1ЧНИХ СПОРУДАХ В ОКРА1ННОМУ ЯПОНСЬКОМУ MOPI

Систсмагичне вивчення фосфатоносносп Японського моря було розпочато гпсля знаходження фосфорипв, зробленого M.IJIinxiHoio, у колеюрях 30 рейсу НДС "Первенец", що виконувапся пщ науковим керюництвом 1.1.Берсенева (Л1пкша, Школьжк, 1981). Зараз qi породи BUOMi бтьше нЬх на 20 дтянках. Як правило, сх пов'язано з крайовими часгинами пщводних узвишш: Схщно-КорейськоТ, Ямато, Криштофовича, Уллиндо, Глебова, Хакусан-Се, Ой. По системному аналЫ McrrepianiB драгування виявлено сталу accuiauiio фосфатних руд з кайнозойськими базальтощами та неогеновими вулканогенно-осадовими породами..

Фосфорита Японського моря за морфолопею та деяким особливостям ■ BHyrpiiiiHboT будови пщрозд1ляються на наступи ртновиди: плитчасп (pyxni та тверд!), xobhobî, псеф1то-псам1тов1 породи з фосфатним цементом та фосфатизован1 исгяш залишки риб та великих морських opraiiisMiB. BiK фосфатноТ м!нерап1зацм визначено, виходячи з Ыку nopifl, що зазнали фосфагизац!Т, як п!зшй Miouen -ранньоплюценовий (Берсенев та ¡н.,1983).

По детальному лтолого-геохМчному вивченж морфолопчних р1зновид1в нами видшено два принципово вщмшних типи.

До першого належать фофатизован! залишки юстяи'в риб та великих морських оргажзмт, якими е черепн1 ю'стки-отешта, хребц1 та реберн1 юстки. У ишфах ui бюморфози мають структуру фосилЬованоТ истковоТ тканини. За cboïm xïmîmhhm складом в'щ ycix ¡нших морфолопчних pi3HOBHfliB вони вщр1зняються високим bmictom Р2О5 (до 33,85%) та СО2 (до 6,04%) при широий варюци F (0,85-2,02%) та контрастними на 1-2 порядки бтьшими концентрации Y, Ce, La та Nd. Фофатизоваш б(оморфози з Японського моря мають. вщ'емний ¡зотопний склад кисню ( SOIS Вщ -1,55 до -2,96Щ та збагачен1 легким "вуглеводневим" вуглецем (so 3 вщ -7,97 до -8,8%). За складом вуглецю вони е близкими до конкрецжних фосфоритпв HaMi6iï, апе на BiflMiHy вщ останнЬс мають легший кисень.

До другого niTonoro-reoxiMiMHoro типу належать плитчасп (pyxni та тверд|) та жовнов1 фосфорита, а також псефпо-псам1тов1 породи 3i вторинним фосфатним цементом. Yci Ц1 рзновиди утворились по

зсмщенш фосфатом кальцш дютомових мул ¡в мюцен-плюценового вту, яи м1сгять глаукожт. За даними комплексу високоточних мшералопчних доаиджень (Гусев, 1986) фосфатним мжералом е фторкарбонатапатит.

У середньому хмчному склсад фосфорити мктять 28,32% Р2О5, 43,38% СаО, 2,20% Г та 4,19% С02. 31 збшьшенням дом!шки вулканокластичного матер1апу зростають концентрацн БЬ "П, А1, а илькосп Р, Са та Бг - зменшуються. Геохадчна спрямоважсть процеав вторинних змшень вивчалась шляхом зонального випробовування зразюв. Один тип змжень зв'язано з перетворенням первинних свпло-коричневих фосфорита у темж тверд! з1 склопод|бмою блискучою поверхнею темно-коричневого кольору, що супроводжувалось зростанням у змжежй частиж Са, Р, СО2, Г та РеЗ+, причому значения Ге2+ залишасться на попередньому р1вж. 1нший тип змжень приводив до формування на фосфоритах темно-зелених юрочок. У цьому випадку у змжежй частит зрачка зростають концентрацн компоненте, властивих шаруватим ошкатам: К, На, Мд, Ге2+, РеЗ+ га в.п.п., а вм!ст Са та Р зменшуються. Р|вень Г у цьому випадку змжюеться незначно. При вторинних змнюннях фосфор та фтор характеризуются рпними коефщ|ентами концентроцч, що веде до ¡стотних коливань вщношення Г/Р2О5, яке мае принципов« значения для класиф|кацн фосфорита.

Проби жовнових та плитчастих фосфорите за ¡зотопним складом вуглецю та кисню е схожими м'|ж себою та контрастно вщрЬняються в'щ фосфатизованих бюморфоз додатжми значениями ¡зотопного складу 5'80, а також виразно вщ'емжшим 8'ЗС. Значения останнього коливаються у широких границах вщ -1,9 до -6,2 °/оо- Найлегшим ¡зотопним складом 81ЗС вщ -5,0 до 6,2 °/оо характеризуються первинш' рухл1 фосфорити. Ц| значения вщповщають таким для СО2 пщводних гшротерм1в. У зразках з1 слщами вторинних перетворень 81 ЗС впр'юе вщ -3,8 до -1,94 °/оо, тобто таи р^нохарактерж вторинж змження як глаукож'тизац!я, загазнення, а також просочення фосфорипв зсшЬо-марганцевими окисали, у вах випадках приводили до зважчення ¡зотопного складу вуглецю аж до значень, властивих морським карбонатам. Значения 8'80 у пробах фосфорит цього типу змжюються у вузькому штерваги В!д 2,17 до 2,8 °/оо, тобто весь цикл угворювання фосфорилв, включно наступж вторинж змження, проходив у вщкрмлй систем! за вшьного обмжу киснем з морською водою.

2.3. Фосфор у неогенов»« вшклсшск Японського моря

Серед неогенових вщкладш у Японському мор1 найрозповсюджен|шими € Д1атомово-глинисп породи. У мюцен-плюценовий час вони були мулами, яких у фосфатоносних зонах було перетворено у фосфорити. Треба було з'ясувати особливост» формування складу д1атомово-глинистих порщ, визначити у них фон фосфору та законом1рносп його розподту. Д|атомово-глинисп породи, яю зустрнаються на вупкажчних спорудах у глибоководних улоговинах та у межах великих пидводних узвишш м1стять БЮ2 (5964%) та характеризутоться пщвищеними значениями глинозему (1416%), за л ¡за (бтя 6%) та луп'в (5,5-6%). У цих пелитах, що м1стять д1атомеТ, глиниста складова мае едафогенну природу та утворилась за рскунок процесс пщводного руйнування, змулювання та перевщкладення речовини туфв лужних 6азальтоТд!в.

Для розв'язування задач прогнозування з1 загальноТ виб1рки (256 визначень Р2О5) за правилом "трьох сигм" видалялись аномальж проби, яи правили для обгрунтування перспективних дтянок. Отримана фонова виб1рка уфуповувапась вщповщно до петрографпного, стратиграф|чного та геоструктурного принципа. Значения репонального фону фосфору (Сф) для неогенових д|'атомово-глинистих порщ складае 0,134%РгО5. Шляхом послщовних сгатистичних портнянь встановлено, що розпод'ш фонових концентрац1й у цих породах натвердше регулюе геослруктурний фактор. Вид'тяються три типи структурно-геох1м"|чних обставин, для яких значения мкцевого фону фосфору сгатисшчно значущо В1др'1зняються пром1ж себе: 1 - Птн1чне замкнення Центрально! улоговини (Сф=0,058%Р205); 2 - шельф Примор'я (Сф=0,196%Рг05); 3

- вулканами! гори у глибоководних улоговинах та велик! пщводш узвишшя (Сф=0,111%р205). Знахщки фосфатовм!сних порщ невщом! в обставинах першого типу; в обставинах другого типу - на материковому оош Примор'я зустр1чаються своерщж фосфатовмкш карбонатно-кременист! стягнення "непромислового типу" (1,12-5,7%Р205); фосфатопрояви високояюсних жовнових та плитчастих фосфорит (20-32%Р2Об) властив1 обставинам третьего типу. Для цих останнЬс характериним е прояв вулкашзму пщвищеноТ лужносп, який контролюе склад пелтовоТ фракци, яка переважае у щатомово-глинистих породах, та, у зв'язку з нею, - фон Р2О5.

Визначення фону фосфору та поропв аномальносп дозволило виявити ранше невщом! дтянки, перспективж для пошуюв

фосфатоносних порщ. На чотирьох пол!гона< на шсльф| Прймор'я можугь буж знайдеж фосфатовмкж карбонатно-кременисп стягнення * "непромислового типу". Узвишшя Пржевальского с перспективним для пошуюв високоякйсних фосфоритов.

2.4.Фосфор у базальтошсм Японського моря

У пробах трьох основних тигав базалы1в Японського моря (С'едш, 1987), було вивчено bm'ict фосфору та R-методами кластерного анал'1зу вид'тено угруповання петрогенних компонента, що корелюють мЬк собою (тобто reoxiMiHHi асоцюци за Б.1.См1рновим (1975 р.).

Видшився один тип базапьтю, що характеризуетъся наявжспо специф|"чноТ геох|'М|'чноТ acoijiauiï фосфору (рис.la). LJi окраТнно-морсыа толегги та khi диференд1ош формують гори у глибоводних улоговинах та накладен! вулкан^ буд|вл! у крайових частинах великих пщводних узвишш. Базальт належать до нормального та сублужного ряду (пщвищсна лужжсть натрового типу).

В окрашна-морських базальтах в одну групу з фосфором увЬсодять К, Fe3+ та втрати при прожарюванн) у сухому залишку (в.л.п.), яю характеризуют^ ступжь змженоап порщ (рисЛа). Ядром Liieï фупи е зв'язок Р2О5 з В.П.П. Коефщ|'ент парноТ кореляцм м1ж цими ознаками дортнюе 0,89 (рис.2а). Ус! члени фупи фосфору € р1зко антагонистичними щодо acogiaqiï Mg, Fe2+, Мп, яка вщбивае присутн'|сть у пород олЫну. Тобто даж статисгичного анагазу показують, що окраТнно-морсью базсшьти зазнали процесу вторинних зм'тень, я кий приводив до накопичення у них фосфору. Вивчення цих порщ традицжними петрограф'нними методами, а також на електроннаму MiKpocKorii с приставкою РМА виявили мжералопчний сенс acoqiauiï Р, К, Fe3+ та в.п.п. - вона пояснюеться увкодженням фосфсгпв (фторкарбонатапатит) до складу вторинних MiHepaniB базальт, поряд з дюктаедричними кагаевими, зап1зисшми шарувсггими сил^атами: смектитами, змшано-шаруватими угвореннями п'дрослюда-смектит, пдрослюдами, а також цеол1тами (фиипсит). При цьому вторинна фосфатна мтералЬашя розвиваеться не лише у шпаринах, каверна* та трщинах базальтов, але й по склястому базису лорщ, а також по розклсщеним вкрапленикам oniBiny. Y межах окремих зразйв вторинж мжерали, як/ асоциюють з фосфатом, розподтено зонально (цюкгаедричний смектиг та зм1шаношарувспга фаза - у ценфапьжй частиж, а гщрослюда та ф/птат - у граничнш). Такий характер npouecis вторинних змшень та склад асоцшованих з фосфатами вторинних MiHepaniB свщчать на

корисгъ низькотемперагурного (до 100 °С) пдротермального процесу, гобто фосфор надходив у склад1 rinporepMiB.

п

Ofi

-с, г о о,г

ВА

' Э о х :

Рис.1. AcoL|iaL|iT петрогенних компонентов у базальтах Японського моря (а), гори Осборн (б), плато Огасавара (в)

РА,'/.

V

PiO,.

' / г-: / .

'sj'' -

_!—1_I_I

1 2 j lin ,'U 2

_l_1_I_1_' ' '

_l_1

J < änin.'/i J * 5 6 «¡0*,'/»

Рис.2,Зв'язок P2O5 з в.п.п. у базальтах Японського моря (а), гори Осборн (б), плато Огасавара (в)

2-5.Характеристика фосфатопрояву на вулкдьп Чениова Найбтыиий фосфагопрояв у Японському Mopi пов'язан з влк. Ченцова, розташованим у крайов1й частит G<i дно Корей ського узвишшя. Межа поширення фосфорилв практично зб|гаеться з контуром вулкан!чноТ улоговини. Вони зусгрнаються у 115 з 152 результативних драг разом з базальтами, агяомератовими туфами базальт ¡и, пемзовими туфами фонолтв, кременисто-глаукоттовими порода»/,и, зал1зо-марганцевими юрками. Фосфорити переважно

подано плитчастими ртзницями. Жовнов1 пщнято на 9, а фосфатизоваж KicTKOBi залишки - на 3 з 115 результати вних сганц!й.

По детальному вивченн'1 nopifl влк. Ченцова нами всгановлено, що вЫ е довготривалим вулкажчним центром. У дюльносл цього ендогенного апарата видтяють три ronoBHi етапи: 1 - вилив лейкобазальт1в у вигляд| лавових потоюв (P-N1'); 2 - локализафя вулкажчноТ д1яльносп та виверження меланократових базальт в умовах жерловоТ фацм (N12-М 13); 3 - експлозивний викид фоноготових пемз (N2). Фосфоритоутворювання вписуеться до визначеного ¡нтервапу геолопчноТ icropiT влк. Ченцова. Так, з одного боку, уламки фосфорит поряд з л^токластами базальт е присутжми у склад! жерлових агломерапв, а туфогенний матер1ал, який к цементуе, фосфспмзовано на наступному етага. 3 ¡ншого боку, на нижнж поверхж деяких зразив фонолкових пемзових туфт вщзначаютъся -"немов приварен " до них перевщкладеж щебенисп уламки темних твердих фосфорилв. Тобто можна зняти питания щодо вщриву за часом фосфатизацп вщ вулкажзму. Про те, що фосфатна м1нерал1зац'|я на влк. Ченцова була неодноактною, свщчать наявжсгь вторинного фосфатного цементу у брекч1пх фосфорилв, а також уламив твердих фосфорилв у вигляд! ядер усередеж жовжв.

На д1агра/л1 кремнезем-луги ф1гуративж крапки базальтт влк. Ченцова угруповуються поблизу вщ умовноТ нижньоТ меж! nopin, яы м!стять фельдшпатоТди. Вщ толетв глибоководних улоговин Японського моря базальти фосфатоносного вулкана вщрЬняються вищою сумарною лужжсгю, бтылими вм1стами о кису кальц!ю за нижчих концентрами глинозему (nipoKceHoeicTb), а також вищим ршнем зал!за за нижчого магжю (зашзиспсть). Тобто базальтоТди фосфатоносноТ вулкажчноТ споруди зазнали у магмагичжй KaMepi тривалшу еволюцю, що розвивапась вщ лейкобазапьлв по меланофатовому п!роксеновому шляху з парапельним накопиченням зал ¡за ia лупв, що привело до виверження на завершальному етага троксен-полевошпат-нефелшових базальто7д1в: спочатку базантв (меланофатов"| базальти), а noTiM, слщом за ними, - нефелжових фонолтв, яи у вигляд1 цементованих пемз формують на вулкаж своерщний "плащепод1бну покртлю". Наявжсгь такого роду рЬниць ефузивних порщ, сам характер диференцюци лужно-базальтовоТ магми дозволяе вглед^и аналопю фосфатоносного влк. Ченцова з апатитоносними ¡нтрузивами кгиношроксентв - нефелшових аентв, як! було вивчено на суходол!.

Асоц'юцм фосфору видтяли R-методами кореляцШного анализу для

двох р1зновидт базальтов влк. Ченцова окремо. У лейкобазальтах лавових потоюв середнж BMicr Р2О5 дор1внюе 0,44%. Фосфор значущо додатньо корелюе 3i фтором та к'тькостями як гироксенового, так i плапоклазового кальцто, яи визначались при петрохЫчних перерахунках. Ця acouiaqifl мае первинно-магматичне походження та пояснюетъся присуттнстю апатиту у базальтовому cwii.

У меланократових базальтах жерловоТ факцм середне значения Р2О5 дор1внюе 0,88%, тобто с удвМ вищим. Фосфор також значущо додатньо корелюе з ¡ншими елементами "апатитовоТ групи" - Са та F, але при цьому eci iji три ознаки входять до складу "накпаденоГ reoxiMi4Hoi асоц'юц'п поряд з К, Fe3+ та в.п.п. При цьому pi3KO слабне первинно-магматичний зв'язок фосфору з п!роксеновим та не фксуеться такий з плапоклазовим каль^ем. При мжералопчному вивченн'| аншл'|ф'щ базальтт на рентгежвському м'|кроанал1затор'| встановлено, що фосфати (фторкарбонатоапатит) увЫодять до асоцюцн вторинних Minepanic поряд з кал!евими залЬистими шарузатнми сигикатами та цеол!тами (фштсит). Ця acouiauia сфо| оась при змшенж базальтт жерловоТ фацп п'дротермальними розчинами, як| виносили також фосфор. Наявшстъ на влк. Ченцова acoqiaqii nopifl: фосфатних руд та "зелених пдротермапьних глин" ("кременисто-глаукожтових nopifl"), - показуе, що виявлений у базальтах мшералоутворювальний процес реал!зувався як рудогенеративний. У межах цього детально вивченого фосфатопрояву не спостер1гаеться якогось плавного переходу вщ метасоматичних фосфоритов (20-32%PqO5) до шатомсво-глинистих nopifl з фоновими кенцентра^ями фосфору, тобто цтком вщсутжми е npoMi*ni за BMicToM фосфору руди. Треба думстги, що формування плитчастих фосфоритш у кальдер! влк.Ченцова вщбувалось пщ впливом концентрованого постачання фосфору з просторово-локал!зованого джерела до вулканогенного (едафогенного) мулу, що m'icthb дютомеТ, який у цьому випадку зджсшовав л1толопчний контроль.

Глава 3. ФОСФАТОНАКОПИЧЕННЯ НА ПЩВОДНИХ ВУЛКАН1ЧНИХ СПОРУДАХ В OKEAHI

Протягом вивчення фосфатопроязт на пщводних вулкажчних спорудах Осборн та плато Огасавара, яи належать до формсадйно-геох)М1чного типу океан1чних остров:в, гпяводпих rip та пщнятпв, було застосовано тдхщ, що доказав свою результатишнсть на влк. Ченцова.

На користь зв'язку фосфатонакопичення з вулканизмом на внвчених вулканах свщчать наступи геолопчш факта: 1) геоструктурна прилучен1сгь фосфоритш до лужних вулканш, магми яких збагачен! гороксеновою складовою; 2) близость часу фосфатизаци та вулкан¡зму на вулкажчних спорудск лужно-базальтоТдного складу, як) е вулкашчними центрами з великою тривагастю життя; 3) залягання фосфатних руд у найпроникжших часгинах вулкажчних апарат1в та зонах розлом|'в, спряжених з цими вулканами; 4) поспйна асоцюц!я прояв<в фосфалв з пдротермально змженими (включно фосфатизованими) базальтами та власними продуктами пдротермальних лроцеав - калквими високозал(зистими та алюмозалЬистими дюктаедричними шаруватими силтатами смектит-пдрослюдного ряду; 5) велика юлыасть вулканокластичного матер1алу у склад! рел1ктових асоц1ацм фосфатизованих порщ; 6) х1м1чний склад власне фосфорит, яю м1сгять висом концентрацн СО2, Г та Р, тобто елеменлв, характерних для ексгаляцж лужних вулкашв.

В1дмшносп, що спостер1гаютъся у склад1 фосфатизованих порщ Японського моря (вулканогенж мули, що м1стятъ Д1атоме1), хребта ЛуТсв1лл (туфпм, що М1сгять форамш|"фери) та плато Огасавара (рифогенж коралов! вапняки), лише вшбивають специф'ису репональних та локальних фЬико-географнних обставин осадонакопичення, на фон! яких ¡нтразонально на пщводних вулканах за единими законами сформувались фосфорити.

Глава 4.ПЕТРОЛОГО-ГЕОХ1МЧН1 1НДИКАТОРИ ФОСФАТОНОСНОСТ1 ПЩВОДНИХ ВУЛКАН1ЧНИХ СПОРУД

У дисертаци пропонуеться петролого-геох1М|'чний га'дхщ для прогнозування фосфатоносносл вулкан¡чних споруд. В1н включае до себе двоступеневу процедуру визначення: 1 - ¡ндикаторю, що характеризують тип та специфику магматизму, який приводив до накопичення фосфору; 2 - шдикаторю постмагматичних пдротермальних процеав, як'| виводили цей елемент у донж осади та на поверхню морського дна.

4.1.1ндикагори накопичення фосфору на магматичному етат

Задача видтення ознак, що характеризують тип та специфику базальтоТд'1в фосфатоносних вулкажчних споруд, е лен о спряженою з питаниям про виб'|р еталожв - родовищ фосфору, пов'язаних з магматизмом. На дюграму (рис.3) винесено еволюц!Йж фенди вщомих апатитоносних ¡нтрузивних маошв лужно-основних та ультраосновних

nopin, а також ф1гуративш кротки складов базальтоТд1в фосфатоносних вулкашчних комплекса суходолу. Знаки nopifl ycix них комплекса утворюють на д1афам1 тренд, властивий магмам з рудною cneiiicmbaLiieio на фосфор. Базальтощам фосфатоносних вулканнних споруд моря та океану властиш прмнципово един'1 з<жонвм1рносп еволюци магматизму, яка проходить вщ океажчних *остр)вних" та близьких до них япономорських "окраТнно-морських" толетв на фож загальноТ недасиченосп розгшаву кремнеземом щодо лупв, що на завершальному еташ' приводить до змши толеТтового магматизму на лужний. Найб|льш'| концентрами фосфатних руд виявлено на пщводних вулкажчних спорудах Ченцова, Осборн та Огасавара, де виявлено не лейкократова - "трах!това", а меланократова "пжритова" fnipoKceHiTOBa") тенденцт еволюци.

А - поле незмшених олтш-плапоклазоеик базалыпв rip . глибоководних улоговин

10 , ДО . 5р . 70

О

IFe/TFe+Mg.atp"

N Японського моря, влк. Осборн та Кастор, I плато Огасавара;

! Б - поле змЫених ол1вж-плапоклазових базапьттв (алюмосмекгитизацш та фосфаги-зац1я);

1-5 - тренди фосфатоносних вулкан¡чних споруд: 1,2 - влк.Ченцова (1 - лейкобазаль-■пв, 2 - меланократових базальтов), 3 - влк. Осборн, 4 - плато Огасавара, 5 - влк. Кастор.

1 II - тренди кристапЬацшноТ диференц!-аци: ол1вша (I) та кпшогороксена (II) апати-тоносного плутона Ковдор ("Капедонський комплекс ультраосновних ..., 1963).

(7) - знаки базальтоТдт фосфатоносних зон суходолу (Бродская, 1974). Цифри всередиж знаю в: 1 - свита мтаварь Кавказ;

2 - мюцен, Судети; 3 - мюцен, СахалЫ; 4 -крейда, Кавказ.

Рис.3. Еволюцшж фенди апатитоносних ¡нтрузивних комплексе та фосфатоносних вулкан ¡чн их споруд На Д1аграм (рис.3) напрями еволюци, ям спонукали появу на фосфатоносних вулкажчних спорудск Ченцова, Осборн та Огасавара п!роксен-фельдшпатоТдних диференц!ат1 вказано сф1лками, що спадають до них вщ знаив незмшених ог.|'в1'н-плапоклазових базалытв. При цьому з1 збшьшенням у пегрстмдчному склад! базапьлв частки лужно-клжоп1роксеновоТ компоненти збшыиуеться крупсть тренд^, яи по зростанн! цих мталт все бтьше притягуються до головного

етолонного напряма диференцюци, що визначено для магм з геох1м1чною спец1атзацкю на фосфор. Тобто для магм з рудною спец1ал1зац1€ю на фосфор е характерною змжа у процеа еволюцн висхщних толеТт-базапьтових розгшавщ - лужними, збагаченими гфоксеновою складовою. Огже присутжстъ у межах однкТ вулканпноТ споруди олтж-плапокпазових базальтпв та гёроксен-фельдшпатоТдних базальто7д'|В може розглядагись як ждикатор перспективносп м на фосфорне оруднювання. При цьому безумовно необхщною с наявжстъ пдротермальних процеав, яю виводили ендогенний фосфор у донш осади та на поверхню морського дна.

4.2.1ндикатори гшротермального постачання фосфору

Фосфорити на вивчених пщводних вулкажчних спорудах асоцюють з високозашзисгими кагпевими дюктаедричними шаруватими сигакатами широкого мшералопчного ряду вщ смектилв (нонтрошту) до лдроспюд з1 вама пром1жними рЬницями. Постмагматичж пдротермальж процеси, що зумовили появу ц)еТ порщноТ асоц1ац|7, у першу чергу вщбиваютъся на речовинному склсий вулкажчних порщ, у яких формуютъ характерж мжеральж та геохМчж асоцюцм. Вивчення цих асоцюц1й дозволяе використовувати Тх як ¡ндикагори пдротермального постачання фосфору. Вивчення базальтодов фосфатоносних вулкажчних споруд традицжними пефофафнними методами та на рентгежвському м1кроанашзатор'| показало, що фосфатна м1нерап1зац1Я у цих породах е поспйно та тесно спряженою з асоцюцкю кал|йвм1стних мжерал1в, яка вкпючае до себе дюктаедричж смектити, зм1шано-шарувап утворення гщроспюда-смектит, пдрослюду, а також цеоити (ф|Л1псит). Проте при видшенж ц'|еТ асоцюци вторинних м'жерсийв виникае низка труднощю, яи не дозволяють рекомендувати м як наджний ¡ндикатор при прогнозуванж фосфатоносних вулкажчних споруд. До цих труднощю слщ в'щнести поршняно невисокий вм1сг фосфору у базальтах; р'1зи коливання у вм1сп Р2О5 для ультрам1кро-, м1кро- та макродтянок базаль'пв; розвинення вторинного фосфату переважно у прихованокристал'ннж форм1 I часто у зрощенж з шарузатими силкатами, яи також мають ультрам1крокрисгал1чну будову. Нерщко фосфати та шарувал силкати е ¡зофопними або мають слабку ажзотрогпю та близью показники запомлення (1,598-1,620), що уфуднюе гхню ¡дентифкацю у прозорому цшфк Навггь у базальтах, як'| м'|стять Р2О5 бтьше, жж 10%, вж дюгностуеться лише в ¡нфрачервоному спекфК Подолати зазначеш трудной^ та пщвищити наджжсть визначення фосфатоносних пщводних

вулкан¡чних споруд е можливим, лише яюцо перейти з мжералопчного ршня на геох!м1чний. На reoxiMiHHOMy piBHi вщбиттям схарактеризованоТ вище acouiauii калшвм1сних вторинних мшералщ та фосфалв с угруповання корелюючих петрогенних компонента, до якого, поряд з К2О, Fe203 та в.п.п. (F, Н2О+, CC>2,S03), входить також Р2О5. Присугысть даноТ reoxiMi4HoT acoLiiaijii пщтверджено для пдротермально змжених базальтщ фосфатоносних вулкашчних споруд Японського моря, плато Огасазара та влк. Осборн (рис. 1,2).-УвЫодження фосфапв до acouiauiT ксш1йвмкних вторинних MiHepaniB зумовлено петрогенетичними причинами та вщбивае загальну заксном1ржсть надходження фосфору протягом процесу поствулкашчноТ пдротермальноТ д1яльносп, яка супроводжуе лужно-базальтоТдний магматизм rip та п'щнятпв о кратких морю та океажв на завершальному erani еволюцм. Lli процеси привели до вщкладення фторкарбонатапатиту у шпаринах та тр1щинах базальта та обумовили фосфатний метасоматоз рифогенних бюкластичних та вулканогенно-ocaf— nopi.i. [сжим чином угруповання петрогенних компонента К2О, Р2О5 та в.п.п., що корелюють шж собою, може правити

за ¡ндикатор пдротермальних npoueciB, що виносили фосфор та ¡шц1ювали фосфатонакопичення на пщводних вулканнних спорудах як в окраТнних морях, так i в океан'|.

ВИСНОВКИ

Проведен! дослщження дозволяютъ сформулювати наступж висновки, як! е основними положениями, що захищаються.

1. Фосфатну м'|нерал1зац|ю закомом1рно повязано з вулкажчними спорудами лужно-базальтоТдного складу, якими е вулкажчж центри, що живугъ тривалий час.

2. Найкрупжш'! концентраин фосфорита пов'язано з вулкажчними спорудами, на яких езолюцЫ магматизму привела до змжи ол1в1н-плапоклазових базальт п!роксен-фельдшпаго7дними.

3. TeoxiMHHa ассц!ац1я корелюючих петрогенних компонента, яка MicTHTb Р2О5, К2О, Fe203 та в.п.п., утворкэеться протягом змтювання базальта постмагматичними пдротермапьними розчинами, г.ы приводили до фосфатонакопичення. У зз'язку з цим зазначена reoxiMi4Ha асоц1ац1я може празити за пошуковий критерт при прогнозуванж фосфорита на пщводних го; ах та п'щняттях морського та океанського дна.

4. Фосфатопрояви на гндводних вулкашчних спорудах зскщноТ частини Тихого океану належать до класу вулканогенно-осадових родовищ, SKi утворюються вн ас л ¡док взаемодн трьох факгорт: структурно-тектожчного, магматичного та лтолопчного.

Таким чином появу фосфорного оруднення на пщводних вулкашчних горах та пщняттях визначаютъ Ti caMi петрогенетичш причини, яи зумовили на ni3Hix етапах змжу толеТтового магматизму на лужний, що в цшому е харакгерним для вулкажв цього типу. (Тернер, Ферхуген, 1961; Macdonald, Katsura, 1964). Тобто слщ вважати законом1рним присутшсть фосфоритов на пщводних вулкажчних горах та пщняттях у Тихому, а також в Атлантичному та (ндшському океанах (Геворкян та ¡н, 1990).

QcHOBHi матер!али писертаим опублковано у таких роботах:

1. Гнидаш М.И., Сьедин В.Т., Можеровский А.В., Якушева И.Н. Геохимические ассоциации фосфора в базальтах Японского моря//Тихоокеанская геология, 1988, №3, с.23-34.

2. Гнидаш М.И., Ващенкова Н.Г., Якушева И.Н. Фоновые и аномальные содержания фосфора в осадочных породах неогена Японского моря//Новые данные по геологии западной части Тихого океана. Сб.научн.тр.- Владивосток, 1989,- С.152-166.

3. Гнидаш М.И., Съедин В.Т. О связи вулканизма с фосфатонакоплением//Советская геология, 1991, №10, с.39-43.

4. Леликов Е.П., Съедин В.Т., Безверхний BJ1., Гнидаш М.И. и др. Результаты геологических исследований в 30/31 рейсе НИС "Профессор Богоров'У/Тихоокеанская геология, 1990, №6, с. 107-109.

5. Gnidash M.I., Syedin V.T. Phosphorus in Basalts of the Sea of Japan //Geology, Geophysics, Geochemistry and Metallogeny of the Transition Zone from the Asiatic Continent to the Pacific Ocean. 1st Soviet- Chinese Simposium. Abstracts, Vladivostok, 1987, pp.151-152.

6. Gnidash M.I., Syedin V.T. Geochemical associations of Phosphorus in the Basalts as an Indicator of Connection Between Phosphate Accumulation and Submarine Volcanism// Geology, Geophysics, Geochemistry and Mineral Resources of the Pacific Marginal Seas. 3rd Soviet- Chinese Simposium. Abstracts, Vladivostok, 1989, pp.211-212.

Gnidash M.I. The phosphate accumulation on the submarine volcanic structures in the western Pacific.

The defended thesis contains a detailed characteristic of phosphorite deposits on the submarine volcanic structures either in the marginal

Japan Sea or in the open ocean. Side by side with substantia! composition of phosphorites and conditions of their beddings there were character of associated rocks as well as penological speciality of basaltoids and geochemical trend of their secondary changes being studied on the phosphorite-bearing volcanic structures. The objective laws, indicative of phosphorius delivery during postvolcanic hydrothermal activity, attended alkali-basaltoid magmatism of seamounts and plateaus in the oceans and marginal seas, were revealed. As a final result, the indicators to predict phosphate-bearing volcanic structures either in the marginal seas or in the oceans are proposed.

Гнидаш М.И. Фосфатонакоппение на подводных вулканических постройках западной части Тихого океана.

Диссертация • на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.21 - литология, Харьковский государственный университет, Харьков, 1996 г.

Защищается диссертационная работа, в которой содержится подробная характеристика фосфоритовых проявлений на подводных вулканических постройках как в окраинном Японском море, так и в открытом океане. Наряду с вещественным составом фосфоритов изучались условия их залегания, характер ассоциирующих с ними пород/ а также петрологическая специфика и геохимическая направленность вторичных изменений базальтоидов, слагающих фосфагоносные вулканические постройки. Выявлены общие закономерности, свидетельствующие о поступлении фосфора в процессе поствулканической гидротермальной деятельности, сопровождающей щелочно-базапьтоидный магматизм гор и поднятий окраинных морей и океанов. Как итог работы, предлагаются индикаторы для прогнозирования фосфатоносных вулканических построек как в окраинных морях так и в океане.

Кпючов1 слова: фосфатонакопичення, вулканогенно-осадов1 породи, базальти, фосфороносн'1 пдротерми, ¡ндикатори фосфатоносносп.

Лгдписано до друку 16.04.96. Формат 60x90/16,' Друк офсетни«. >'м.друк.л.1. Тираж ¡00. Зам. №1532. ¿езкоштовно.

Надрукопано у ТоТ"Друкарня №16". 310003 лар« в, вул.Заверимте теька, 56.