פוספוריט

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

תוכן עניינים

 כללי

איור 1: גביש אפטיט ענק (R.Weller, 2010)
איור 1: גביש אפטיט ענק (R.Weller, 2010)

פוספוריט הוא סלע משקע ביוגני זרחתי (שובאל, 2011) המופיע בעיקר בצבעי לבן, צהוב או חום בהיר (שילוני, 1967) ומורכב מגבישי אפטיט (איור 1) - (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH זעירים, סילט, חרסיות ולעיתים נדירות גיר או חול. סלע הפוספוריט עצמו חסר מבנה גבישי מוגדר  (Twenhofel, 1950).

רוב הזרחן מקורו ברקמות ושלדי אורגניזמים אשר  מאספם על הקרקעית יצר תמיסות אמוניות שהובילו לשקיעת קלציום פוספט - זרחת סידן (שובאל,2011 ;  Twenhofel, 1950). הואיל וכך, סלעי פוספוריט מכילים לרוב מאובני אדרות ושיני דגים לרבות שיני כרישים. פוספוריטים זוכים לעניין מיוחד בהיותם בעלי ערך כלכלי בייצור דשנים וחומצה זרחתית (שובאל, 2011).


היווצרות הסלע

 תיאוריות עבר

(Bushinskii, 1969) סקר בספרו מחקרי עבר על היווצרות פוספוריט: ראשית, ניסיון להסביר את מנגנון היווצרות הפוספוריט הקירטוני על ידי זרחן הנוצר בפעילות געשית משמעותית ומושקע באזורים שכנים. מרחקן של חלק מהופעות הפוספוריט מכל מקור וולקני הקשתה על סברה זו. בנוסף, נגרס כי מקור הזרחן בפעילות הידרותרמלית אשר מספקת כמויות זרחן גדולות וכן טמפרטורות גבוהות אשר תורמות להתמוססות הזרחן במים. תיאוריה זו גם היא הופרכה לאחר שהתגלה שזרחן הנוצר בפעילות הידרותרמלית מתקבל בריכוז נמוך. מעבר לכך, פעילות הידרותרמלית מאופיינת גם באלומיניום וברזל אשר אינם קיימים כמעט בכלל הפוספוריטים השונים.

המחקר כיום

איור 2: שינוי ריכוזי זרחן אורגני ואי-אורגני כתלות בעומק באוקיינוס השקט (Baturin, 1982).
איור 2: שינוי ריכוזי זרחן אורגני ואי-אורגני כתלות בעומק באוקיינוס השקט (Baturin, 1982).

התיאוריה של זרחן ממקור אורגני הוצעה לראשונה על ידי חוקר רוסי,(A.A.Kaizerling)  ב-1845, אשר הציע שהמקור לחומר ממנו עשוי הפוספוריט של תצורת קורסק מגיע משלדי אורגניזמים, מתמוסס במים ומושקע בחול בקרקעית. וריאציות שונות פותחו על גבי התיאוריה הזו, מתוכן אחת משמעותית - רעיון המוות ההמוני, הוצע על ידי מדען אנגלי, (D.Merry) ב-1891, והתיאוריה הביוכימית על ידי בושינסקי ב-1954: זרחן מובל על ידי נהרות אשר מגיעים מאזורים לחים לים. שם הוא מרוכז על ידי אורגניזמים, פלנקטוניים בעיקר, אשר משתמשים בו על מנת לבנות את השלד שלהם. כאשר האורגניזמים מתים, הם נופלים לקרקעית, בה הזרחן משתחרר בתנאים נוחים, חלקו מתמוסס במים, ריכוז הזרחן במים גדל והמעגל הביוגני חוזר חלילה (איור 2). 


תיאוריות אלו הוצעו כמספקות את ההסבר לשני המופעים הנפוצים של פוספוריט: פוספוריט ביוקלסטי משוכב ונודולות פוספוריט (Bushinskii, 1969). אך למעשה עדיין לא קיימת תיאוריה מוסכמת לגבי היווצרות נודולות פוספוריט. למרות נפיצותן בעולם וחשיבותן הרבה להבנה הגיאולוגית, ביולוגית ופלאונטולוגית של אזורים רבים מנגנון היווצרותן לא ברור לחלוטין ומוסיף להיחקר (lewy, 1990 ; Jarvis and Jarvis, 1991).

פוספוריט בישראל

בישראל רוב סלעי הפוספוריט מופיעים בצפון הנגב ומרכזו, בעיקר בתצורת מנוחה, תצורת מישאש ותצורת ע'רב (שילוני, 1967 ; Shitrit, 1994). סלעי הפוספוריט הושקעו במים רדודים עשירים בסיליקה ותמיסות זרחן (שילוני, 1967) אשר התקבלו עקב תנאי upwelling אינטנסיביים שמאופיינים באוקסיקלינה רדודה וסדימנטים עשירים בחומר אורגני (Almogi-Labin, Bein and Sass, 1991) ממקור אפיגנטי (שילוני, 1967). תנאי ההשקעה הימיים השונים השפיעו על עובי הסדימנטים, המינרלוגיה ותכולת החומר האורגני בהם (Axelrod, Metzer and Rohlich, 1980). עם תום תנאי ה-upwelling של ים טטיס באזור דרום ישראל באמצע המסטריכט, הופסקה השקעת הפוספוריט בנגב (Almogi-Labin, Bein and Sass, 1991).

רוב סלעי הפוספוריט בנגב מתוארכים לתחילת קמפן עד אמצע איאוקן. מקשרים את ההשקעה לטקטוניקה של אגני השקיעה אשר נוצרו כתוצאה מקימוט מוקדם בטורון-סנטון (שילוני, 1967). בעולם, ישנם פוספוריטים המתוארכים כבר לפרהקמבריום. מעבר לכך, קיימת התאמה בין תקופות ההשקעה העיקריות של פוספוריט לאירועי היווצרות של black shales ואשר ניתן לתארך לראשונה לראשית הקמבריום. שני מנגנונים הקושרים בין אירועי ההיווצרות הוצעו על ידי Berner ב-1973 ו-Wedepohl ב-1991 (Wedepohl, 1991).  

באגנים העמוקים יותר בנגב קיים ריכוז גבוה של הפוספוריטים לעומת האגנים הרדודים שם ניכר ערבוב עם חומר גירי כך שמתקבל פוספוריט דטריטי - דל ופוספוריט כימי - עשיר. בנוסף לאלו ישנם: פוספוריט ברזלי שנמצא בעיקר בנחל צפע ובנחל אפעה (שילוני, 1967), פוספוריט ביטומני בנחל צין (Goor and Wienger, 1991) ופוספוריטים סטרומטוליטיים באנטיקלינת רמון אשר מתוארכים לאאוקן, בחלקם במופע נודולרי (Soudry and Panczer, 1991).

פוספוריט ברזלי

(Shitrit, 1994) מציג מחקר מקיף על הפוספוריט הברזלי וגורס כי הוא מופיע באזורים מוגבהים במבנים הקמפניים, ברובם שקעים סטרוקטורליים תלולים המוגבלים ע"י העתקים, בחלקם גרבנים. פוספוריט ברזלי נוצר כתוצאה מהתעשרות אנומלית (טבלה 1) של סלעים פוספטיים וקרבונטיים בברזל ויסודות נוספים, תופעה נדירה ויוצאת דופן אשר בספרות עד כה תועדה בישראל בלבד (איור 3). הפוספוריט הברזלי קיים בפציאס חרוז ובפציאס עשוש בנגב הצפוני והמרכזי ונחלק לשני טיפוסים עיקריים:
טבלה 1: אנומליה כימית בפוספוריט הברזלי בנגב (Shitrit, 1994).
טבלה 1: אנומליה כימית בפוספוריט הברזלי בנגב (Shitrit, 1994).

1) פוספוריט ברזלי המונח מתחת לסלעי חוואר מגיל מסטריכט ועשיר בחרסיות, מינרלים סולפטיים ותחמוצות ברזל.

2) פוספוריט ברזלי המונח מתחת לסלעי איאוקן. פוספוריט זה עשיר באואוליטים ותחמוצות ברזל וכמעט ואינו מכיל מינרלים סולפטים כלל.

קיים מגוון מינרלוגי גדול של פוספוריט ברזלי ועם זאת, ההרכב הכימי מציג אחידות ניכרת. ההרכב חריג למול פוספורטים אחרים בישראל ובעולם כאשר פקטור הברזל הוא העיקרי, לאחריו סילט, טין, פקטור החרסיות ולבסוף האפטיט.

מנגנון ההיווצרות של הפוספוריט הברזלי שונה ומצריך מקור למים ולתמיסות ואלמנטים מתכתיים, מדיום הובלה, אגן השקעה וסלעי קרקעיים פורוזיים. התנאים המתאימים למנגנון זה מתוארכים מסוף קמפן ועד אמצע איאוקן.

איור 3: תפוצת פוספוריט ברזלי בנגב (Shitrit, 1994 after Panczer, 1990)
איור 3: תפוצת פוספוריט ברזלי בנגב (Shitrit, 1994 after Panczer, 1990)

רשימת מקורות

·         Almogi-Labin, A., Bein, A., Sass, E.,1991. "fluctuations of upwelling-linked productivity in the southern tethys during the late cretaceous", first gentner symposium on geoscience. Israel academy of sciences and humanities, Jerusalem.   

 

·         Axelrod, S., Metzer, A., Rohlich, V., 1980. "the petrography of israeli phosphorites as related to their beneficiation", marine phosphorites: a symposium. SEPM special publication no. 29, p. 153-165.


 

·         Baturin, G.N., 1982. developments in sedimentology 33, phosphorites on the sea floor: origin, composition and distribution.elsevier scientific publishing company, amsterdam

 

·         Bushinskii,G.I., 1969. Old phosphorites of asia and their genesis. Ipst,Jerusalem. 178-204.

 

·         Goor, A.,Wiegner, T., 1991. "mineralogy and petrography of bituminous phosphorites from the zin area", first gentner symposium on geoscience. Israel academy of sciences and humanities, Jerusalem

 

·         Jarvis, I., Jarvis, K.E., 1991. "geochemical variation in phosphorite nodules: a study using laser ablation inductively coupled plasma-mass spectrometry", first gentner symposium on geoscience. Israel academy of sciences and humanities, Jerusalem

 

·         Lewy, Z., 1990. "pebbly phosphate and granular phosphorite and their bearing on phosphatization processes", phosphorite research and development. goelogical society, london. special publication no. 52, p. 169-178

 

·         Shitrit, d., 1994. The ferruginous phosphorite in the negev, Israel: thesis submitted for degree "master of science". Ben-gurion university, be'er sheva

 

·     Soudry, D., Panczer, G., 1991. "stromatolitic phosphorite assemblages in the eocene of the central negev", first gentner symposium on  geoscience. Israel academy of sciences and humanities, Jerusalem

 

·         Twenhofel, w.h., 1950. Principles of sedimentation. Second edition, mcgraw-hill, usa. 517-520

 

·         Wedepohl, K.H., 1991. "major sources of phosphorus in marine phosphorite deposits", first gentner symposium on geoscience. Israel academy  of sciences and humanities, Jerusalem


 

·        שובאל, ש., 2011. צפונות כדור הארץ: מדעי הגיאולוגיה, הגיאומורפולוגיה והסביבה. מהדורה שנייה, האוניברסיטה הפתוחה, רעננה. 380-389.


·        שילוני, י., 1967. הופעות פוספוריט בשולי המכתש הקטן: עבודה לקבלת תואר מוסמך למדעי הטבע. האוניברסיטה העברית, ירושלים

כלים אישיים