Малёнкина С.Ю.
БИОГЕННЫЕ СТРУКТУРЫ ВЕРХНЕМЕЛОВЫХ ФОСФОРИТОВ ВОРОНЕЖСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ
Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН, Москва, e-mail: maleo@ilran.ru
В позднем мелу на основной части территории Воронежской антеклизы отмечены два эпизода фосфогенеза, связанные с периодами довольно резкого падения уровня моря и появлению мелководных терригенных осадков: сеноманский и кампанский.
Характерной особенностью сеноманских отложений является присутствие фосфоритов по всему разрезу, основной формой нахождения которых является желваковая. Наиболее полные трехчленные разрезы, иногда с одной - двумя плитами-хардграундами, приурочены к центральным частям обширных конседиментационных поднятий типа Брянско-Калужского, Железногорского, Щигровского сводов. Отсутствие четко выраженных слоев фосфоритов со значительными мощностями вмещающих толщ, соответствует впадинам и центральным частям прогибов. Петрографически сеноманские фосфориты разделяются на кремнистые и известковистые, по наличию в их составе соответствующей примеси (спикул губок, остатков радиолярий, диатомей, кокколитов, фораминифер). Кроме того, в них часто присутствуют обломки костей рептилий, рыб, их зубов и древесины. Микроскопические исследования показали, что известковистые фосфориты представляют собой первично кокколитовый и фораминиферовый илы, полностью или частично фосфатизированные. Под оптическим микроскопом чаще всего наблюдаются неполностью замещенные фораминиферы (либо створки, либо внутренние камеры) и неясные, сгусткового строения, реликты первично карбонатного состава. Под электронным микроскопом видны целые и фрагментированные раковины фораминифер, изредка кокколитов (табл I.2), а также полости оставшиеся после растворения раковин (табл I.1). Среди известковистых фосфоритов таким образом можно выделить следующие типы: фораминиферовые, кокколитовые и фораминиферово-кокколитовые.
Кремнистые фосфориты представляют собой первично диатомовые, радиоляриевые или смешанного состава илы, в различной степени замещенные фосфатом. Остатки губок встречаются в виде спикул в кремнистых фосфоритах и в виде обломков фосфатизированных скелетов во всех типах фосфоритов. Под сканирующим микроскопом также можно видеть спикулы подвергшиеся частичному растворению, при этом их внутренние полости выполнены фосфатом, а вокруг спикул произошло нарастание многослойной корки. Наиболее наглядно процесс фосфатизации прослеживается в радиоляриях (табл I.3), среди которых даже под обычным оптическим микроскопом можно видеть все его стадии. В диатомеях, из-за меньших размеров и худшей сохранности, аналогичные явления можно наблюдать лишь под сканирующим микроскопом (табл I.4). При этом происходит полная или частичная фосфатизация поверхности панциря диатомей и их пор. Местами это сопровождается заметной коррозией панцирей вплоть до полного растворения, но иногда фосфатизированные панцири сохраняют мельчайшие детали структуры. Вероятно, замещение кремнезема фосфатом происходило в еще нелитифицированном осадке, так как фосфатизировался еще нераскристаллизованный кремнезем. Среди кремнистых фосфоритов можно выделить следующие типы: диатомово-радиоляриевый, губковый, радиоляриево-губковый и диатомово-радиоляриево-губковый. Кроме того, встречаются также и смешанные известково-кремнистые типы: фораминиферово-диатомово-радиоляриевый, фораминиферово-губковый, фораминиферово-кокколитово-диатомово-радиоляриевый и фораминиферово-кокколитово-радиоляриево-губковый. Наши наблюдения показали, что вверх по разрезу сеномана уменьшается доля кремнистых типов и возрастает доля известковистых, что, вероятно, объясняется повышением уровня моря.
Помимо фосфатизации, в некоторых желваках наблюдается глауконитизация радиолярий и фораминифер, также с сохранением признаков их первичной структуры. Судя по наблюдениям в шлифах, глауконитизация предшествовала фосфатизации.
Вся выделенная из желваков и определенная фауна характеризуется,
по большей части, широким распространением в сеномане (иногда альб-сеномане),
некоторой обедненностью состава и однообразием и свидетельствует о мелководности
и нормальной солености бассейна [3].
Таблица 1. Биогенные ультрамикроструктуры из фосфоритов Воронежской антеклизы (см. объеснения в тексте).
| 1. |
2. |
| 3. |
4. |
| 5. |
6. |
| 7. |
8. |
Нижнекампанские фосфориты представляют собой фосфатоносные пески, состоящие из зерен титано-циркониевых минералов, кварца, глауконита и фосфата, покрытых концентрическими фосфатными оболочками, а также бесструктурных фосфатных зерен, микроагрегатов, биодетрита. Они локализуются лишь в северо-западной части Воронежской антеклизы, где окаймляют склоны конседиментационных поднятий Унечского и Стародубского, а также Белгородской моноклинали. Биодетрит чаще всего представлен костями рептилий, рыб, их зубами и чешуей. Кроме того, при детальном изучении фосфатных зерен под сканирующим микроскопом нами в них обнаружены остатки губок, радиолярий и фораминифер.
Особый интерес представляет присутствие как в сеноманских, так и кампанских фосфоритах Воронежской антеклизы фосфатизированных бактериально-водорослевых комплексов. Так в ряде образцов сеноманских фосфоритов под сканирующим микроскопом можно наблюдать полые трубки круглого сечения диаметром 1-5 мкм, являющиеся скорее всего чехлами трихом нитчатых цианобактерий и нитевидные фосфатные структуры, подобные трихомам некоторых цианобактерий (табл I.5). В других ясно видны скопления мелких округлых образований 0,5 -1 мкм, подобных скоплениям коккоидных бактерий, некоторые из них с остатками гликокаликса (табл I.6). На поверхности некоторых зерен кварца внутри фосфатного желвака наблюдаются сложнопереплетенные полые трубчатые формы, переменного диаметра 2-5 мкм, представляющие собой вероятно псевдоморфозы фосфата по водорослям, выросшим на их поверхности (табл I.7). Аналогичные образования обнаружены нами и в кампанских фосфатных зернах (табл I.8). Нередко все зерно представляет собой цианобактериальный мат [1], который иногда обволакивается концентрическими фосфатными оболочками. Оболочки некоторых зерен сохраняют свое первичное строение, их концентрическое слои сложены скоплением псевдоморфоз по разного типа бактериям [2] и очевидно, что они представляют собой онколит. В других случаях, к сожалению, начинающийся процесс перекристаллизации стирает это, видны лишь многочисленные ряды корок сплошного строения, такие зерна обычно называют оолитами. Иногда центральная часть сохраняет свое коккоидное строение, процесс кристаллизации затрагивает только оболочки. Кроме того, ядром такого онколита может служить не только фосфатные зерна, но и зерна других минералов, таких как кварц, глауконит и тяжелые минералы, исполняющих роль субстрата на котором поселялись колонии цианобактерий.
Литература
1. Школьник Э.Л., Еганов Э.А., Батурин Г.Н. и др. Природа
фосфатных зерен и фосфоритов крупнейших бассейнов мира. Владивосток, Дальнаука.
1999, 207 с.
2. Hallam A., Perch-Nielsen K. The biotic record of events
in the marine realm at the end of the Cretaceous: calcareous, siliceous
and organic-walled microfossils and macroinvertebrates // Tectonophysics.1990.
Vol. 171. P. 347-357.
3. Jarvis I., et al. Microfossil assemblages and the
Cenomanian-Turonian (Late Cretaceous) Ocean Anoxic Event // Cretaceous
Research. 1988. N 9. P.3-103.