«УТВЕРЖДАЮ»
директор ИГГ УрО РАН
академик РАН
_____________________
« …… » мая 2010 г.
ОТЗЫВ
ведущей организации на диссертационную работу
«Геохимия фосфоритов юга Сибири и Севера Монголии», представленную
на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Диссертационная работа посвящена геохимии фосфоритов, формировавшихся в двух венд-кембрийских бассейнах (Боксон-Хубсугульском и Слюдянском), различающихся по геодинамической природе, условиям образования и степени метаморфизма. Целью работы является сопоставление геохимических характеристик фосфоритов, реконструкция обстановок накопления и источников поступления рудного вещества. Постановка такой работы, несомненно, актуальна, поскольку, несмотря на проведенные геолого-съемочные и тематические литологические исследования данной территории, нет достаточно обоснованного ответа на вопросы об условиях и механизме формирования месторождений фосфоритов, об источниках рудного вещества.
В основу диссертации положены исследования коллекции фосфоритов Боксон-Хубсугульского (БХФБ) и Слюдянского (СФБ) породных бассейнов, собранных , и . Использованы аналитические данные по петрогенным компонентам (118 образцов) и 33 определения РЗЭ. Изучена петрография пород по 100 шлифам. В ходе исследований разработана методика количественного рентгенофлуоресцентного определения содержаний Rb, Sr, Y, Zr, Nb, которая использовалась наряду с известными методиками.
Работа состоит из 5 глав, введения и заключения. Список литературы включает 204 наименований.
В главе 1 дана характеристика геологического строения осадочных фосфоритоносных бассейнов южного обрамления Сибирской платформы, рассмотрена стратиграфия, литологические особенности, фации, палеогеография, геодинамическая природа, метаморфизм, анализируется характер фосфоритоносности, приведены данные по петрографии фосфоритов. В пределах БХФБ выделены хемогенные (зернистые и афанитовые) и обломочные (песчаниковые и грубообломочные) фосфориты, а в СФБ установлены кварц-диопсидовые породы с повышенным содержанием фосфата в виде апатита. В этой главе также обсуждается особенности фосфатогенеза в венде-кембрии в истории Земли и гипотезы образования фосфоритов. Глава имеет достаточно большой объем (44 страницы) и написана со знанием дела.
В главе 2 детально рассмотрены методики, использованные при изучении фосфоритов, в том числе рентгенофлуоресцентный анализ, метод ICP-MS, атомно-эмиссионный спектральный анализ и силикатный анализ. С участием автора диссертации разработана методика количественного рентгенофлуоресцентного определения содержаний Rb, Sr, Y, Zr, Nb. Методики рассмотрены очень детально, указаны области их применения, достоинства и недостатки. Совершенно очевидно, что автор в них хорошо ориентируется. Следует, однако, отметить, что неудачно названы первые два раздела главы. Их названия не соответствуют содержанию. В разделе 2.1. «Проблема определения рассеянных элементов в горных породах с повышенным содержанием фосфора» речь идет только о достоинствах РФА. Какую проблему создает повышенное содержание фосфора не понятно. Это становится ясным лишь по разделу 2.3.1., где описывается собственно методика РФА. То же относится к разделу 2.2. «Фактический материал». В нем рассказывается об опыте аналитических лабораторий института.
Результаты, полученные собственно автором диссертационной работы, изложены в главах 3, 4 и 5.
Глава 3 посвящена геохимии фосфоритов БХФБ, в пределах которого известно несколько крупных и десятки мелких месторождений и фосфатопроявлений венд-кембрийского чехла Тувино-Монгольского микроконтинента. Здесь рассмотрены геохимические особенности трех наиболее крупных месторождений: Харанурского, Буренханского и Хубсугульского. На всех этих месторождениях выделяются руды богатые (известкого-кремнистые) с содержанием P2O5 более 16%, средние (карбонатные и карбонатно-кремнистые) – 8-16% и бедные (кремнистые) – менее 8% P2O5.
На основе низкого содержания глинистой компоненты, окислов железа и марганца, а также Zr, Cr, Ni, Co автор принимает апвеллинговую модель происхождения фосфоритов. Концентрация Zr, Cr, Ni, Co повышается только в бедных рудах, где больше глинистого вещества. Автор полагает, что эти руды формировались в более мелководных обстановках. Об этом же свидетельствует высокая корреляция Cr и V. В фосфоритах хубсугульской серии (Буренханское и Хубсугульское месторождения), в отличие от Харанурского месторождения наблюдаются высокие содержания бария (выше тех, что присущи Среднему морскому фосфориту, СМФ), что, по мнению автора, предполагает существование геохимических ловушек.
В фосфоритах хубсугульской серии автором проведено сравнительное изучение содержаний малых элементов в нерастворимом остатке карбонатных разностей фосфатных руд и вмещающих карбонатных пород. Установлено, что нерастворимый остаток фосфоритов обогащен Zr, Nb, Rb, а Sr и Y частично перешли в раствор, в то время как у вмещающих карбонатов весь Sr перешел в раствор, что свидетельствует о наличии в фосфоритах дополнительного (кроме кальцита) концентратора этого элемента.
Содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) в фосфоритах Харанурского месторождения низкое (23-58 г/т), по сравнению со средним содержанием в фосфоритах (471 г/т), хотя оно на порядок выше, чем во вмещающих карбонатах (что согласуется с явлением сорбции РЗЭ фосфатным веществом). Характер распределения РЗЭ в кремнистых и карбонатных фосфоритах различается. Но при этом автору не удалось убедительно объяснить различия в аномалиях Ce и Eu у карбонатных и кремнистых фосфоритов. С одной стороны выраженная аномалия церия у карбонатных фосфоритов свидетельствует об окислительных обстановках. В то же время в такой обстановке должна проявляться и отрицательная аномалия европия, но последняя проявляется только у кремнистых разностей, которые, по мнению автора, формировались в «более окислительной обстановке». Однако у них нет отрицательной аномалии церия.
В фосфоритах хубсугульской серии сумма РЗЭ изменчивая – от 2 до 124 г/т. Кремнистые фосфориты Буренханского месторождения отличаются от таковых Харанурского месторождения наличием выраженной отрицательной аномалии Ce и очень слабой европиевой аномалией. В то же время в карбонатных рудах распределение РЗЭ сходное. Убедительное толкование этого факта отсутствует.
Установлена слабая положительная аномалия неодима, присутствие которой отмечается и у СМФ. Автор связывает данное явление с поступлением глубинных вод, обогащенных Nd.
Глава 4 посвящена геохимии фосфоритов слюдянского метаморфического комплекса (култукская и перевальная свиты), где фосфатные руды представлены кварц-диопсид-апатитовыми породами. В култукской свите выделено 6 типов пород, различающихся по содержанию P2O5 и соотношению карбонатной и кремнистой составляющих. При этом, богатые руды имеют преимущественно кремнисто-карбонатный состав. Интересно, что кроме SiO2, CaO и P2O5, все остальные породообразующие окислы имеют сходные концентрации в разных типах руд. Все же Na2O преобладает над K2O, что предполагает источник основного состава.
Распределение малых элементов приблизительно равномерно по всем типам руд. Такие элементы как Cr, Ni, Co, а также Sc, Y, Zr характеризуются очень низкими концентрациями по сравнению с СМФ. Такие концентрации, по мнению автора, свидетельствует об удаленности от суши и пассивный гидродинамический режим. По высокому содержанию V и Ba предполагается гидротермальный источник фосфатов. Однако автором сделан странный вывод что «барий является хорошим мигрантом в морской воде, хотя он достаточно легко осаждается, соединяясь с сульфатом морской воды. Так что предположение о связи бария в фосфоритах с гидротермами возможно, но, странно, что барий отлагался на большем расстоянии, чем высаживались Mn и Fe гидротермальных источников. Другим вариантом может быть слабо восстановительный режим осаждения фосфоритов, при котором происходило накопление также и двухвалентного европия, но Mn и Fe оставались в растворе. В этом случае объясняется также и отсутствие положительной аномалии церия в фосфоритах СФБ.
Перевальная свита по геохимии фосфоритовых руд мало отличается от култукской, хотя в ней преобладают кремнистые разности. Здесь также наблюдаются высокие, но неравномерные концентрации Ba и, как и в предыдущем случае, они не имеют положительной корреляции с содержаниями Al2O3 и P2O5. Имеет место положительная корреляция Sr и P2O5, что предполагает изоморфное вхождение стронция в решетку апатита. Более высокая концентрация Cr и Zr, свидетельствует о наличии терригенной составляющей.
Сумма РЗЭ в фосфоритах слюдянского комплекса изменчивая (38-160 г/т). Цериевая аномалия слабо выражена или отсутствует. Поведение европия неоднозначно, имеются разности руд с выраженной положительной аномалией, но в ряде образцов присутствует заметная отрицательная аномалия Eu. Положительная аномалия в современных океанических осадках приурочена к гидротермальным полям, но чаще связана с восстановительной средой на дне бассейна. Отсутствие закономерностей в проявлении аномалий церия и европия, а также в содержании Al2O3, щелочей, окислов Fe и Mn, автор связывает с изменчивым характером проявления гидротермальных процессов. Отсутствие корреляции Al2O3, MgO, MnO, Fe2O3, Na2O, K2O, по мнению автора, однозначно свидетельствует об отсутствии пирокластики. Причиной, однако, могут быть процессы метаморфизма, приводящие к перераспределению элементов. Автор это не учитывает. Многие из указанных элементов отличаются высокой подвижностью в геологических процессах, особенно Ba, Mn, Fe, K, Rb, Sr, Pb и др.
В главе 5 сопоставляются геохимические характеристики БХФБ и СФБ, анализируются полученные результаты, в том числе обсуждается поведение элементов в различных геологических ситуациях. Очень уместно выглядит геохимическое сравнение изученных руд с фосфоритами типовых разновозрастных бассейнов мира по распределению РЗЭ: атолл Матайва, бассейн Янцзы, Воронежская и Камско-Вятская антеклизы. В итоге автор приходит к выводу, что фосфориты БХФБ имеют большое сходство с атоллом Матайва (мелководье при пассивном тектоническом режиме), а СФБ – с меловыми фосфоритами Воронежской антеклизы, (восстановительные обстановки при активном тектоническом режиме с вулканизмом). По содержанию большинства микроэлементов Боксон-Хубсугульский и Слюдянский бассейны заметно различаются, лишь V, Nb, Ba характеризуются однотипным распределением по всем типам фосфоритов в обоих бассейнах. Для фосфоритов БХФБ типичны относительно высокие (выше кларка) концентрации Cr, Sr, Y, а в рудах СФБ, только содержание Pb выше кларка. По мнению автора, высокое содержание свинца объясняется гидротермальным происхождением фосфоритов, хотя этот элемент вполне может быть связан с аутигенными, постседиментационными сульфидами не имеющими отношение к образованию фосфоритов.
Автором сделан вывод, что основным фактором накопления Zr в фосфоритах была глубина бассейна. Отсюда цирконий имеет высокие содержания в более мелководном БХФБ. В то же время ранее (стр. 131-132, 136) утверждалось, что и перевальная свита Слюдянского бассейна формировалась вблизи источника сноса при активном гидродинамическом режиме, т. е., тоже на мелководье.
Повсеместно очень низкие содержания ниобия, по мнению , подтверждают апвеллинговую модель, так как этот элемент содержится в терригенной примеси, но, в то же время, концентрации Cr и Zr далеко не всегда низкие, хотя они тоже содержаться в терригенной примеси.
С концентрацией РЗЭ нет полной ясности. Для фосфоритов БХФБ приводится сумма от 2 до 124 г/т, а по Слюдяному бассейну указываются противоречивые цифры. На стр. 142 приводится 10-54 г/т для култукской свиты и 12-31 – для перевальной, в то время как на стр. 132 и 134, соответственно, 38-160 и 40-88 г/т. Тем не менее, все указанные суммы значительно ниже, чем в современных морских фосфоритах.
Резко различаются спектры РЗЭ в обоих бассейнах по поведению церия. В рудах СФБ нет цериевых аномалий, или они слабые, в то время как в фосфоритах БХФБ наблюдаются выраженные отрицательные аномалии этого элемента.
Автор в этой главе проводит сопоставление спектров РЗЭ изученных образований с некоторыми фосфоритоносными бассейнами других регионов, в том числе современных, а также сравнивает свои результаты с полученными ранее данными по тому же БХФБ, которые фигурируют в тексте под странным названием «фосфориты Ильина».
Оценивая работу в целом, следует отметить, что автором впервые, с использованием современных методик получены сравнительные геохимические характеристики фосфоритов, образовавшихся в различных геодинамических обстановках и в различной степени измененных. Выявлен ряд закономерностей и отличительных геохимических признаков руд этих структур. Показано, что фосфориты отличаются по источникам рудного вещества.
Полученные геохимические характеристики фосфатных руд позволяет более корректно везти поиски этого вида полезных ископаемых в составе карбонатных толщ, прогнозировать их качество. Реконструкции автора могут быть использованы для уточнения фациальных, палеогеографических и геодинамических характеристик бассейнов осадконакопления.
Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе , рекомендуются для использования в практической работе геологам и геологическим организациям, занятым поисками и разведкой фосфоритов.
С нашей точки зрения, рассматриваемая диссертационная работа является законченным научным исследованием. Не вызывает сомнений ее актуальность и новизна. Защищаемые положения и главные выводы достаточно обоснованы. Основные положения диссертации опубликованы, в том числе в изданиях по списку ВАК. Автореферат отражает содержание работы. Диссертацию можно квалифицировать как заметное достижение в развитии соответствующего научного направления. Она соответствует требованиям ВАК, предъявляемым к кандидатским диссертациям. Ее автор Татьяна Юрьевна Черкашина заслуживает присуждения ей ученой степени кандидата геолого-минералогических наук по специальности 25.00.09 – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых.
Главный научный сотрудник лаборатории литологии ИГГ УрО РАН,
доктор геолого-минералогических наук
Ведущий научный сотрудник лаборатории литологии ИГГ УрО РАН,
кандидат геолого-минералогических наук
Отзыв заслушан и одобрен в качестве официального на заседании
Ученого совета ИГГ УрО РАН ___ мая 2010 г. (протокол № ____).
Председатель совета,
академик РАН
Ученый секретарь совета,
канд. геол.-мин. наук
