海洋磷块岩赋存环境与富集区带.pdf

矿 床 地 质 2012 年 MINERAL DEPOSITS 第 31 卷 增刊 海洋磷块岩赋存环境与富集区带 刘 晖 卢振权 中国地质科学院矿产资源研究所 北京 100037 磷块岩 在有些文献中也称为磷钙土 磷酸盐小球体 鸟粪石等 英文名有 phosphorite phosphate rock 或 phosphorite pellet 但是在大多数文献中都称之为磷块岩 phosphorite 因此在本文统一以 磷块岩 称之 1 赋存环境 海洋磷块岩的形成和赋存环境受到不同海底地貌 水深 水动力条件 氧化 还原条件 埋藏条件以及 温度等多各方面的控制和影响 1 地貌与水深 磷块岩埋藏的水下地形形状各不相同 有平缓宽阔的内 陆棚 纳米比亚海岸附近 外陆棚 非洲西北部边缘 大陆坡及其山麓 非洲南端附近 海底高地 加 利福尼亚盆地 布列依克和伯南布哥高原 大陆边缘磷块岩主要产于水深相对较小的岸外浅滩 浅大陆架 上 海陆架 陆坡上部 边缘台地上 水深一般在数百米 海山磷块岩大部分是古老沉积物 产于水深 较大的海山或海底隆起上 主要为西太平洋和中太平洋海山区 水深一般在 1000 m 以上 2 水动力条 件 以磷灰石为主要组分的海洋磷酸盐矿床沿着许多大陆边缘普遍产出 最富和分布最广的矿床常发现沿 着西部大陆边缘区与东部边界流有关的上升流与高有机产率的地区分布 Follmi 1996 3 埋藏条件 海洋磷块岩与不同类型陆源 钙质和硅质沉积物伴生 在水下海山区它们几乎无一例外地产在钙质沉积物 和岩石中 其的埋藏环境主要有硅藻土或含硅藻土泥岩 另外也有不少磷块岩产出于有孔虫砂中 综合来 看 海洋磷块岩基本上产出于海底表层沉积物 深埋条件下的磷块岩少见 4 氧化 还原条件 海洋磷块 岩一般形成于氧化 亚 次 氧化条件 例如秘鲁近海陆架区自生磷块岩结壳 9 40 S 至 13 30 S 中小的负 Ce 异常和 U 富集特征表明在其形成过程中在沉积物 水介面附近为次氧化条件 Arning et al 2009 南非大陆边缘区磷块岩的碳与硫同位素数据表明磷块岩形成于氧化的或氧化过后的沉积物中 McArthur et al 1988 5 其他条件 在磷块岩的形成过程中 微 生物作用明显 而温度是影响微 生物的重要因素之一 中低纬度浅海区的微生物属中低温微生物 其最适宜生长的温度在 5 28 这可 能是磷块岩多形成于中低纬度的浅海而不在深海和高纬度区的重要因素 太平洋不同海山上磷酸盐形成时 的古海水温度变化范围为 5 8 14 8 平均为 11 5 属正常海水温度的范畴 潘家华等 2004 氧化还 原电位 Eh值 对微生物生长有较明显的影响 一般喜氧性微生物在 Eh 0 1V 均可生长 厌氧性微生物只 能在 Eh 0 1V 生长 磷质微生物属于厌氧或兼性厌氧型微生物 其生长环境的 Eh值较低 磷质微生物生 长的最适 pH 具有较为匹配的 Eh值 其 pH 值在 7 7 6 范围内 这与磷块岩形成的 pH 值接近 2 富集区带 磷块岩时代由现代 全新世 到始新世 古新世和白垩纪 绝大多数已定时代的发现区 包括大型磷 酸盐资源 均确定为中新世 李正忻 1989a 1989b 海底磷块岩包括大陆边缘磷块岩和大洋磷块岩 大陆边缘磷块岩主要产于大陆架浅海区 包括 大西洋东部从西班牙和葡萄牙的北岸到非洲的南部的边缘 1150 矿 床 地 质 2012 年 地带 大西洋西部从北部纽芬兰和乔治娜岸滩到南部巴西陆棚 太平洋东部加利福尼亚州陆棚和大陆坡 秘鲁 智利边缘的陆棚和大陆坡 太平洋西部日本海和鄂霍茨克海 以及澳大利亚东 西海岸外和新西兰东 部岸外 少量见于印度洋索科特拉岛西南部陆棚 索马里海岸附近 西印度半岛陆棚 阿拉伯半岛东北部 大陆坡 安达曼群岛陆棚 科斯奠莱多群岛环礁处及澳大利亚西北海岸附近 海山区磷块岩主要见于太平 洋中西部 西北部 少量见于印度洋及大西洋 如太平洋西北部某些海山如马尔库斯 内克海山 水深 1600 1900 m 上见到磷酸盐化的粗粒火山碎屑岩 图 1 图 1 世界海洋磷块岩分布 参 考 文 献 李正忻 译 1989a 著 大洋边缘地带的磷块岩资源 M 化石矿山译丛 1 11 15 李正忻 译 1989b 著 大洋边缘地带的磷块岩资源 续 M 化石矿山译丛 2 14 17 潘家华 刘淑琴 杨 忆 刘学清 2004 太平洋水下海山磷酸盐的成因及形成环境 J 地球学报 25 4 453 458 Arning E T A L ckge C Breuer N Gussone D Birgel J and Peckmann 2009 Genesis of phosphorite crusts off Peru J Marine Geology 262 68 81 Follmi K B 1996 The phosphorus cycle phosphogenesis and marine phosphate rich deposits J Earth Science Reviews 40 55 124 McArthur J M Thomson J Jarvis I Falli