ИСТИНА

Проект направлен на решение двух наименее изученных вопросов гидрохимии фосфора, связанных с получением количественных характеристик реакций замещения фосфатами силикатов и карбонатов (фосфатизация) и реакций редокс трансформации фосфатов железа (III) и железа (II). Предлагаемый подход к решению поставленной задачи заключается в сочетании экспериментальных исследований с теоретическим физико-химическим анализом экспериментальных результатов и верификации моделей процессов на основе систематизации и обобщения данных натурных наблюдений.

1. Проведена экспериментальная проверка гипотезы о возможности фосфатизации силикатов в условиях зоны гипергенеза. Изучена фосфатизация алюмосиликатов разных структурных типов (каолинита, монтмориллонита, роговой обманки, ортоклаза и лабрадорита), в течение двух лет взаимодействующих с 0.25–6.0 мМ растворами ортофосфатов в широком диапазоне кислотности среды (рН = 1.8–8.8). Установлено существование общей для всех минералов близкой к линейной зависимости между изменением концентраций фосфора и кремния в растворе: Δ[Si] = –Δ[P]. Доказана возможность замещения алюмосиликатов фосфатными минералами при относительно невысоких концентрациях растворенного фосфора, соответствующих содержанию фосфатов в почвенных растворах. 2. С целью выяснения физико-химического механизма перераспределения фосфора на стадии диагенеза выполнены эксперименты по моделированию взаимодействия апатитовых фаз (гидроксилапатит, гидроксилапатит + флюорит, современный океанский фосфорит) с карбонатсодержащими растворами, имитирующими поровые воды осадков высокопродуктивных районов океана. Установлено резкое увеличение концентрации растворенного фосфора при рН < 7 и снижение растворимости гидроксилапатита в присутствии избытка твердой фазы фторида кальция. Показано, что в интервале рН = 7.1–7.9 для всех изучавшихся апатитовых фаз равновесные концентрации фосфатов располагаются в пределах одного поля, откуда следует, что рН > 7 кислотность среды не является главным фактором, контролирующим содержание фосфора в растворе. При одинаковых значениях рН для всех образцов прослеживается линейная зависимость между концентрацией растворенного фосфора и величиной карбонатной щелочности. Данный факт свидетельствует о протекании реакции замещения ионов PO4 на CO3 в кристаллической структуре апатита, согласно которой увеличение карбонатной щелочности поровых вод способно вызывать появление сонаправленного градиента концентрации растворенного фосфора и создавать его поток из нижних горизонтов осадков к поверхности. Проведенные эксперименты подтверждают предложенный ранее физико-химический механизм океанского диагенетического фосфоритообразования. 3. Проведено экспериментальное моделирование процесса восстановления фосфатов трехвалентного железа (керченитов) с переходом их в вивианит – фосфат двухвалентного железа. Установлено линейное возрастание концентрации фосфатов в растворе с увеличением исходной концентрации восстановителя. Экспериментально доказана возможность мобилизации растворенного фосфора на стадии раннего диагенеза донных отложений при восстановлении фосфатов трехвалентного железа, которые могут быть источником фосфора морских фосфоритов.