Минералогическая и геохимическая изменчивость фосфоритовых месторождений формации Дуви, Западная пустыня, Египет: сведения о палеоокружении и физико‑химических условиях

Почему скалы пустыни важны для повседневной жизни

На широком поясе от Марокко до Ближнего Востока пласты богатых фосфатами пород, скрытые под пустынями и прибрежными равнинами, тихо поддерживают современную жизнь. Эти породы являются сырьём для большинства азотных удобрений мира и также содержат ценные металлы, используемые в электронике и технологиях чистой энергии. В этом исследовании рассматриваются фосфоритовые горизонты в Западной пустыне Египта, в местности Абу‑Тартур, чтобы понять, как они образовались, из чего состоят и насколько перспективны как потенциальный источник стратегических элементов.

Пустынное плоскогорье с скрытой историей

Исследователи изучали фосфоритовые пласты в составе формации Дуви — толщи позднемеловых пород, фиксирующих продвижение древнего моря по территории современного Египта. В Абу‑Тартур формация Дуви разделена на три толщи: нижнюю фосфоритовую, среднюю сланцевую и верхнюю фосфоритовую. Команда собрала семнадцать образцов вдоль трёхкилометрового участка и подробно проанализировала одиннадцать из них. С помощью микроскопии, рентгеновских методов и масс‑спектрометрии они определили и минералы, и следовые количества металлов, заключённых в породе. Это позволило связать наблюдаемые в макрообразцах и тонких шлифах особенности с более широкой историей бассейна.

Что зерна рассказывают о древнем море

Под микроскопом фосфорит состоит преимущественно из апатита, а также содержит кости рыб и зубы акул, что указывает на когда‑то процветавшую морскую экосистему. Многие зерна угловатые и слабо окатаны, что свидетельствует о том, что их не перевозили на большие расстояния перед захоронением. Между этими зернами заполнение образуют цементы из доломита, кальцита, гипса и оксидов железа, фиксирующие изменения в химии воды и испарении. Химические измерения показывают, что породы богаты оксидом кальция и фосфором, с заметным содержанием материала, происходящего из песка и глины — таких как диоксид кремния и оксиды алюминия. Такая смесь указывает на то, что отложения не являются чистыми химическими осадками из морской воды, а представляют собой слитые вместе фосфатный материал и детрит, принесённый с суши.

Подсказки от невидимых элементов

Самые показательные данные получены из следовых элементов и редкоземельных элементов — группы металлов, особенно чувствительных к условиям среды. Фосфориты Абу‑Тартур содержат чрезвычайно высокие суммы редкоземельных элементов плюс иттрий — в среднем около 969 частей на миллион — что значительно выше, чем во многих аналогичных месторождениях. Их шаблоны показывают преобладание средних редкоземов над самыми лёгкими или тяжёлыми, с лишь незначительным дефицитом церия и небольшим пиком европия. В открытой хорошо окисленной морской воде редкоземы обычно демонстрируют другой узор с выраженным дефицитом церия. Нетипичный рисунок здесь, наряду с относительно низкими соотношениями иттрий/голмий и умеренными отношениями уран/торий, указывает на значительный вклад частиц, принесённых с суши, и на химическую перестройку после первоначального выпадения осадка.

Переработанные пласты и меняющееся море

Объединив текстуры минералов, данные по главным элементам и подписи редкоземов, авторы приходят к выводу, что эти фосфориты не образовались исключительно in situ из морской воды. Скорее, более ранние офшорные фосфатные отложения были разрушены и перераспределены в ходе колебаний уровня моря в кампаний‑маастрихтский интервал, примерно 80–66 миллионов лет назад. По мере подъёма и падения уровня моря более старые фосфатные пласты эродировались, их зерна смешивались с глиной и песком, а затем снова концентрировались в новых горизонтах. Химия элементов, чувствительных к редокс‑условиям — таких как ванадий, никель и хром — вместе с определёнными соотношениями редкоземов указывает на то, что новые пласты накапливались при сочетании бедных кислородом и более окисленных донных вод в солёной морской обстановке, при относительно медленном осадконакоплении, что позволяло редкоземам концентрироваться в апатите.

От древнего морского дна к современному ресурсу

Помимо реконструкции древней среды, исследование подчёркивает экономический потенциал фосфоритов Абу‑Тартур. Большинство образцов соответствуют высоким классам фосфатной руды, пригодной для производства удобрений, и необычно обогащены редкоземами, особенно лёгкими, такими как лантан и неодим, а также иттрием. Эти элементы потенциально могут извлекаться как побочные продукты на действующих заводах по производству фосфорной кислоты, превращая фосфатную руду в двойной источник питательных элементов и высокотехнологичных металлов. Проще говоря, авторы заключают, что пустынные породы, отложенные в неспокойном меловом море, ныне предлагают Египту не только надёжный ресурс удобрений, но и ценную опору в глобальном снабжении редкоземельными элементами.

Цитирование: Saleh, G.M., Azer, M.K., Saadawi, D.A. et al. Mineral and geochemical variability of the phosphorite deposits in the Duwi Formation, Western Desert, Egypt: Insights into paleoenvironment and physicochemical conditions. Sci Rep 16, 13910 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46266-7

Ключевые слова: фосфорит, редкоземельные элементы, Абу-Тартур, формация Дуви, палеоокружение