Roche phosphatée
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Les roches phosphatées sont des roches exogènes contenant une plus ou moins grande quantité de phosphate.
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[modifier] Sources de phosphore naturelles
On trouve du phosphore P2O5 dans la matière organique et semi-organique, à savoir :
- chez l'homme : os, moelle osseuse, sang, ADN, nerfs, etc. Il est nécessaire à la respiration et au fonctionnement des muscles ;
- chez les animaux : squelette ;
- chez les végétaux : diatomées, dinoflagéllés ;
- dans les sols : humophosphates.
[modifier] Minéraux et éléments des roches phosphatées
[modifier] Minéraux des roches phosphatées
La valence du phosphore est une valence stable. On observe donc la formation de (PO4)2-
- Apatite : (calcium, magnésium, azote)10(PO4)6-x(CO3)xFy(F, OH)2
- Pristine : fluor-apatite
- Francolite : par substitution PO4 en CO3
- Dallite : par substitution F en OH
- Thuyaminite : contient une phase d'uranium jaune
- Vivianite : phosphate de fer
- Pyromorphile : phosphate de plomb
- Turquoise : phosphate de cuivre et aluminium
Des substitutions du calcium sont aussi possibles avec le potassium, le strontium, l'uranium et le thorium. PO4 peut se substituer par SiO4, AsO4, VO4. L'uranium contenu en substitution peut être utilisé pour une datation absolue aux isotopes radioactifs. La solubilité des phosphates augmente avec la présence de carbonates. La présence de magnésium empêche la croissance de l'apatite.
[modifier] Éléments des roches phosphatées
Les éléments de roches phosphatées sont soit phosphatés, soit phosphatisés, selon s'ils contiennent naturellement du phosphore ou si celui-ci s'est introduit dans l'élément de manière secondaire, par diagenèse ou autre processus. Ces éléments peuvent être des os, des ooïdes, des oncolithes, des oncoïdes, des pellets, des nodules, des concrétions, des lithoclastes,...
L'étude macroscopique des éléments révèle des formes très diverses et est donc peu fiable.
Une classification de ces éléments, celle de D. Giot, tient compte de la taille et de la forme des éléments. On peut aussi classer les éléments par leur disposition dans l'espace, précisément de leur répartition en fonction de leur position dans le domaine tidal :
- phopho-muds en domaine subtidal ;
- phophochèmes en domaine intertidal ;
- phosphoclastes en domaine intertidal à barrière ;
- concrétions après dépôt en domaine côtier et de plateau continental ;
- grains et croûtes phosphatées en milieu côtier et supratidal.
[modifier] Roches phosphatées
L'étude d'une roche phosphatée demande la distinction de trois structures :
- épigange : partie stérile autour du grain ;
- endogange : partie stérile à l'intérieur du grain ;
- exogange : partie stérile à l'extérieur du grain.
[modifier] Classification
On distingue :
- la classification minéralogique internationale de 1974 divisant les roches phosphatées en deux groupes : les roches de la famille de l'apatite (phosphatites) et les autres roches (phosphorites). Les phosphorites se classent par type de minéral, par texture, par structure, par nature de l'exogange et surtout par leur richesse en P2O5 qui doit être supérieur à 17%. Les phosphatites se classent selon la présence d'éléments figurés et la taille des éléments.
- la classification industrielle classant les roches phosphatées selon leur teneur en P205.
[modifier] Origine des apports phosphatés
Différentes théories tentent d'expliquer les origines des apports phosphatés.
Théories tenant compte de l'origine des apports :
- apports continentaux : par les sols, les minéraux organiques et ioniques. Les karsts seraient dus à des accumulations osseuses.
- apports insulaires : en milieu insulaire, la forte productivité de guano par les oiseaux et la considérable quantité de poissons seraient à l'origine de gisements concentrés mais peu étalés. L'altération des gisements aurait lieu lors de transgressions marines et l'apatite pourrait se former.
- apports marins : les océans sont des réserves très importantes de phosphate.
Selon la théorie de Kazakov (1937), le phosphore serait apporté par les upwellings côtiers. En effet, ces zones sont riches en phosphates solubles ou insolubles (en suspension). La quantité de PO4 varie avec la profondeur et la température.
[modifier] Mécanismes de genèse
Former une roche phosphatée demande une importante concentration en phosphore, ce qui est possible en milieu biologique, comme l'eau de mer. L'apatite se forme dans les milieux vaseux contenant des phosphores dissouts, milieux soumis à la diagenèse précoce.
Plusieurs facteurs peuvent permettre le déclenchement de la genèse par modification du milieu. On peut citer des apports de calcium et magnésium par volcanisme, un passage à une plus faible profondeur avec les variations eustatiques, une relative stabilité due à une absence de tectonique, un calme en terme d'érosion diminuant les apports terrigènes,...
Le phosphate se formerait par synthèse. En effet, il est utilisé par notre corps pour former l'ADN, à l'intérieur de nos cellules. Expérimentalement, il est possible de former du phosphate par mélange d'ARN, d'eau et de bactéries. La question du rôle des bactéries dans la genèse des phosphates reste une question ouverte. Diverses théories suggèrent que des microbes pourraient servir de germe aux cristaux d'apatite ainsi que les mattes microbiennes joueraient un rôle dans la fossilisation des corps mous phosphatés. Du phosphate se formerait aussi par l'intermédiaire des acides humiques permettant la fabrication de phosphate de manière précoce à partir de phytoplancton.
D'autres moyens de genèse sont tout aussi importants. Naturellement, il se forme par biogenèse, chez les poissons et vertébrés, mais aussi par précipitation directe en dépôts organiques.
Le phénomène d'épigénèse sur des bioclastes seraient à l'origine d'une très grande partie des éléments phosphatés.
[modifier] Vitesse de dépôt
À titre d'exemple, on peut citer le gisement du Pérou dans lequel se forment deux à cinq centimètres de sédiments tous les 1 000 ans avec quelques millimètres seulement de croûte phosphatée grâce à un courant marin de 6 à 23 cm par seconde sur 700 mètres de profondeur.
[modifier] Milieux de genèse
Une telle formation est possible dans des environnements combinant stabilité, activité et faible énergie. Ils peuvent être des micro environnements comme des interstices ou des coquilles, à savoir des milieux réducteurs mais oxygénés permettant oxygénation de la matière organique, étant ouverts pour laisser passer le phosphore mais confinés. Il s'y effectuerait une précipitation directe en remplissage de cavités. Il peut aussi s'agir de macro environnements permettant un piégeage de matière organique, oxygénés.
[modifier] Gisements phosphatés
La formation de roches phosphatées est connue en tout temps et en tous lieux. On distingue des gisements :
- continentaux : karsts et sols. Leur volume est grand mais leurs teneurs sont faibles.
- épicontinentaux : lagons et bassins peu profonds. Ils sont riches et exploitables.
- marins : talus continental, hauts fonds sous-marins. Ils sont minces et pauvres.
Ils sont associés à des faciès confinés riches en matière organique, siliceuses, magnésiennes, évaporitiques, etc. Leur géométrie est celle de gisements à niveaux condensés, correspondant à un haut niveau marin.
Le milieu de formation favorable peut être décrit comme une région à température proche de 30°C, soit aride à semi-aride, à proximité d'un courant d'upwelling, dont la morphologie est adaptée à une sédimentation condensée. L'accumulation et l'évacuation des dépôts organiques y sont possibles. Un remaniement s'y effectue pour éliminer la phase terrigène et la diagenèse peut s'y effectuer.
[modifier] Intérêt économique
Voir article phosphate.
[modifier] Voir aussi
[modifier] Article connexe
[modifier] Lien externe
[modifier] Bibliographie
- Cojan I. et Renard M. Sédimentologie Ed. Dunod
- Cours de sédimentologie de 2nde année de Géosciences
