磷块岩成因分析.docx

磷块岩成因分析摘要：早期人们认为磷块岩是生物成因或者杨柳上涌成因。本文从海洋磷的来源，深海水中磷的赋存状态，由深水到浅水的环流，海底磷的聚集，海水磷灰石溶解度的变化，磷灰石的沉淀作用，磷灰石的聚集作用7个方面介绍了海洋磷成因认识。并从生物成磷机制，生物细胞结构等方面介绍了生物成磷说。关键字：磷块岩成因海洋磷生物成矿作用一、早期假说磷块岩成因的早期假说，在沉积方面提出了种种不同的模式：加尔布兰德森认为，大多数磷酸盐沉积都以有机物的作用为基础；费歇提出，结核状磷块岩层是凝结作用的产物；布莱克韦尔德曾论述磷的地球化学循环；格拉保强调磷酸盐岩层产于大小不整面上，包括布莱克韦尔德在内的许多人认为生物的大量死亡及其遗体在海底的堆积，是由于冷热海水很合所引起的。卡扎科夫在前人假说的基础上提出了上翻洋流模式。他认为，海水磷的含量随着深度的增加而增大，光合作用带含量最小，到大约500米深处含量最大。来自深海的富磷冷水涌上大陆斜坡和浅海海底，并沉积了磷酸盐。上升冷水由于包括水温增高和C02分压减小在内的物理化学条件的变化，使磷灰石达到了饱和；在200米以下的冷水有充足的CO2：使磷灰石不饱和。因此，磷块岩是深海水上升到水深为50-200米的大陆架沉积的，并形成浅水地合和深水地槽两个磷块岩相。卡扎科夫系统地阐述了他的假说，否定了当时流行的很多假说。他用化学成因的假说代替生物成因假说，并推论磷灰石只能在一定的物理化学条件下沉积。尽管他承认磷块岩中富含有机物，但他认为这和磷块岩形成没有明显的联系。他还确信他的模式能充分地解释磷块岩的沉积作用，这种沉积作用的物质来源不依赖于火山岩中的磷，从而否定了火山作用成因假说。目前的研究并不都是受卡扎科夫上翻洋流假说的支配：布什斯基、佩维和基瑟赞成用河源、浅水陆架或港湾沉积作用来解释古代磷块岩矿床的来源和古地理，有些人提议火山喷气为磷块岩的来源；黑特支持海水中的磷通过濒海盆地的燕发作用而聚集的假说。在磷的来源、地层关系、沉积过程以及沉积时间等方面存在着不同的看法，要使这些看法统一起来，还需要进行更深入的研究。二、当前对海洋磷成因的认识1 、海洋磷的来源陆地岩石和土壤的化学侵蚀可溶解释放出一部分磷，其中大部分被生物吸收，少部分由河流带入海洋，后者估计每年可达1.5x106吨. 其中三分之二为有机磷，三分之一为无机磷。以碎屑形式带入海洋中的磷每年可达1.5x107吨。磷也可由火山作用进入海水。也有人认为，在局部范围内热水溶液中的磷是大型磷酸盐矿床的重要来源。巴特林估计，以各种途径每年进入海洋的活性磷总量为1.57x106吨，其中1.5x106吨来自河流，其余来自火山。2、深海水中磷的赋存状态含磷有机体的沉淀带着磷向下运移，因而使海水表面的磷贫化，深水得到富集。这些有机碎屑在沉积之前，已有百分之九十以上的磷扩散到海水中。从水深大约几百米处向下，磷的含量逐渐增加，到1000米深的水中磷的含量最大。加尔布兰德森和罗伯特设想，磷灰石在冷水、深水中由于温度降低、压力增加而更易溶解。3、由深水到浅水的环流海水存在垂直方向的循环，其主要作用是在上部几百米之内的水中。海面上的信风和西风使上部海水产生流动，并成为主要的洋流，其循环方向在北半球为顺时针，在南半球为逆时针。赤道信风带中的上翻洋流和由蒸发卤水下沉产生的上升水，一般出现在纬度小于40°的地方，南极的分流是在南纬60°-70°之间。被上翻洋流所覆盖的浅水区主要有：(a)大陆架和信风带中沿大陆西岸的海隆；(b)赤道附近的海隆、海底山以及地块的外滨坡；(c) 大陆斜坡和南极的海隆。4、海底磷的聚集浮游生物有机质在沉积过程中腐烂，所含磷质释放到水中，增加了深水磷的含量。长期以来，海底磷进一步聚集公认的机制是生物碎屑的沉淀与堆积，这种堆积包括有机物的硬壳和软体两部分。一切动棉植软体部分都含磷，但上涌水中的磷酸盐不是靠浮游植物的繁殖来迁移，而是靠大量浮游动物来迁移，并储存于有机体的硬体部分。海底水中磷的另一种来源是沉积物中的间隙水。由于扩散作用使磷酸盐从沉积物进入水体，其量可达5x102微克/年。另外，沉积物的压实作用也能使其间隙水或孔隙水进入底部水中，特别是埋深小于儿百米的沉积物更是如此。巴特林指出，由于沉积物更是如此。巴特林指出，由于沉积物搅动、有机质腐烂、扩散作用、吸附作用和渗滤作用，使得靠近底部的海水可能更富含磷。5 、海水磷灰石溶解度的变化PO43-的浓度取决于体系的pH值，p H 值越高， PO43-离子占全部溶解磷的百分率就越大。海水pH值最初受CO2和水所产生的碳酸反应所控制。所以在给定碱度下，溶解的CO2越多，pH值就越低. PO43-形成许多络离子，其中对于海水中磷的反应最重要的是MgHPO4离子，而任何含磷络离子的形成都会降低PO43-的浓度。生成磷灰石反应的溶度积受温