Еще раз об аноксии и фосфогенезе

B статье «Семь механизмов фосфогенеза» [2] я рассмотрел два случая океанского фосфогенеза в связи с аноксией.

В первом случае (шельфовый aпвел-линг) фосфогенез генетически нe связан с аноксией. Здесь повышенная биопродуктивность поверхностных вод (повышенное значение фактора Р — [3]) порождает два следствия: (а) возникновение аноксии в придонных водах вследствие расхода кислорода на окисление необыкновенно обильного ОВ; (б) возрастание концентрации фосфора в поровых водах по той же причине — разложения ОВ [1].

Во втором случае аноксия имела глобальный характер: вследствие нарушения океанской циркуляции наступали так называемые океанские аноксические события (нaпримeр, в палео-Атлантике в мелу выделяют ряд таких событий, обозначаемых как OAE — ocean anoxic event). Здесь аноксия также сопровождалась формированием углeро-дистых осадков, но уже не вследствие усиления фактора Р (биопродуктивности поверхностных вод), a по причине повышения значения фактора F, т. е. вследствие усиленной фоссилизации ОВ [3], опять-таки с обогащением поровых вод фосфатом [1].

В итоге я пришел к выводу, что только во втором случае между аноксией и фосфогенезом существует прямая генетическая связь (имeнно аноксия породила фосфатонакопление), тогда как в первом случае они связаны только парагенетически (поскольку оба явления были порождены одним и тем же фактором — aпвеллин-гом).

Однако изучение не морской, а озерной седиментации заставляет рассмотреть еще одну возможную связь концентраций фосфора в воде с аноксией.

Оказывается, гидробиологи давно установили такую связь! В зоне так называемого гиполимниона (т. e. в глубокой части озера) вследствие слабой циркуляции нередко развивается аноксия. И тогда происходит восстановительное растворение гидроксидов Fe(III), с переходом Fe2+ в воду. Это имеет два важных следствия для озерного фитопланктона:

— во-первых, появление в воде биологически доступного Fe2+ весьма положительно сказывается на продуктивности планктона;

— а во-вторых, растворение гидроксидов Fe(III) ведет к освобождению захваченного ими фосфора; гидробиологи давно установили, что такой внутренний рeсурс фосфата является важной статьей баланса фосфора в озере, сильно влияющей на биопродуктивность фитопланктона [6, 7].

Может ли этот механизм иметь какое-либо значение для фосфатонакоп-ления в морских (а не озерных) черных сланцах? Bполне вероятно, что может — при двух условиях:

• (а)    накопление углеродистых осадков происходит в депрессионных фациях на шельфе, представляющих собой как бы «озера в море»;

• (б)    терригенный материал, поступающий в депрессии, обогащен железистыми продуктами размыва латеритной коры выветривания на соседней суше — вариант совершенно реальный для прибрежно-морских осадков теплой гумидной зоны.

В этом случае наступление аноксии в наддонных водах депрессии приведет к обильному удобрению вод фотической зоны (которая вследствие мелководья может простираться почти до дна) фосфором (и железом!) — что повысит биопродуктивность планктона и соответственно усилит седиментацию Сорг и Рорг — с последующим освобождением РО43- в поровую воду в диагенезе и формированием фосфоритов «по схеме Батурина», т. e. по тому же механизму, как и в осадках зон шельфового апвеллинга [1]. Особенность такого механизма в том, что никакого апвеллинга не требуется.

Можно ли распознать такой мeха-низм фосфатонакопления в черных сланцах?

Поначалу кажется, что диагностика несложна — просто по повышенной железистости черных сланцев, в частности по повышенному значению железного модуля ЖМ [4]. Однако важным и крайне серьезным ограничением такого механизма фосфогенеза может явиться то, что оксиды и гидроксиды железа из латеритных кор поступают в осадок не в одиночестве, а вместе с оксидами и гидроксидами Al [5] А последние, также обладая отличными сорбционными свойствами в отношении фосфат-иона, воспримут наступление аноксии совершенно «равнодушно» и свой фосфор в воду не отдадут. Именно такое явление описано в закисленных лесных озерах Чехии, где значительная часть терригенного поступления Al_орг (т. е. каких-то фульватов или гуматов Al) подвергается фотохимическому разложению, переходит в ионную форму, которая благополучно гидролизуется и уходит в осадок, увлекая с собой немалую часть фосфата, жиз-нeнно важного для фитопланктона. И после наступления аноксии в гиполимнионе гидроксиды Fe свой фосфор возвращают в озеро, а гидроксиды Al — нет [6, 7].

Поэтому остается неясным: в какой мeре терригенный Al, поступающий в депрессионный осадок вместе с терригенным Fe(III), сможет ослабить благотворное влияние растворяющихся гидроксидов Fe(III) на биопродукцию и косвенно — на фосфа-тонакопление?

Очевидно, что этот вопрос нуждается в основательном исследовании.

Bо всяком случае, факты удобрения морских вод фосфором, связанным с терригенным Fe(III), были недавно доложены на Гольдшмидтовс-кой геохимической конференции в Ванкувере (июль, 2008) двумя финскими аспирантками [8]. Они изучали формы фосфора в осадках Финского залива методом последовательной экстракции, позволяющим раздельно определить доли фосфора: (1) растворенного в поровых водах плюс слабосвязанного; (2) связанного с гидроксидами Fe; (3) подвижного Рорг; (4) связанного с оксидами Al; (5) акцессорного в апатите; (6) остаточного неподвижного Рорг.

Среди прочего было подчеркнуто значение формы (2), которая в периоды аноксии, в отдельных фациях залива, может отдавать свой фосфор в воду и таким образом поддерживать эвтрофикацию залива, имеющую следствием массовое «цветение» цианей. Это — одна из возможных причин того, что, несмотря на заметное уменьшение техногенного загрязнения Балтики, эвтрофикация залива снижается гораздо медленнее, чем ожидалось. Очевидно, воды залива подпитываются фосфором, депонированным в осадках в форме PFe(OH)3 и Рорг [8].