Roche phosphatée

On trouve du phosphore P₂O₅ dans la matière organique et semi-organique, à savoir :

•  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, dinoflagellés ;
• dans les sols : humophosphates.
• 
  
• Composition:
  Phosphate naturel tendre. 8 kg net.
  Granulométrie: 90 % inférieure à 0,16 mm
  • 29% Anhydride Phosphorique (P2O5) soluble en acides minéraux, dont 45 % soluble en acide formique.
  • ((50% Calcium (CaO).
  • Magnésium, soufre, fer, silice...
  
  Produit utilisable en agriculture biologique(Règlement CE 889/2008)

Minéraux et éléments 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)_xF_y(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
• Pyromorphite : 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 isotopesradioactifs. La solubilité des phosphates augmente avec la présence de carbonates. La présence de magnésium empêche la croissance de l'apatite.

LE PHOSPHORE DANS LE SYSTÈME SOL-PLANTE

Le phosphore (P) est un élément qui est largement distribué dans la nature. Il est considéré, avec l'azote (N) et le potassium (K), comme un constituant fondamental de la vie des plantes et des animaux. Le phosphore a un rôle dans une série de fonctions du métabolisme de la plante et il est l'un des éléments nutritifs essentiels nécessaires pour la croissance et le développement des végétaux. Il a des fonctions à caractère structural dans des macromolécules telles que les acides nucléiques et des fonctions de transfert d'énergie dans des voies métaboliques de biosynthèse et de dégradation. A la différence du nitrate et du sulfate, le phosphate n'est pas réduit dans les plantes mais reste sous sa forme oxydée la plus élevée (Marschner, 1993).

PHOSPHORE

Lephosphore doit son nom à la lumière qu'il émet par oxydation lente et spontanée, à la température ordinaire. Le moins abondant des éléments de la troisième rangée de la table périodique, il représente environ 1,3 p. 100 de la quantité de silicium que possède l'Univers. Il existe dans la nature à l'état combiné dans un grand nombre de phosphates minéraux : phosphates et fluorophosphates d'aluminium, de fer et de manganèse, de terres rares, uranifères, de plomb et, plus généralement, de phosphates calcaires. On citera plus particulièrement les apatites, et notamment les fluorapatites de 

formule Ca₅(PO₄)₃F.

Éléments des roches phosphatée

Les éléments des 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, deslithoclastes...

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 platea continental ;
• grains et croûtes phosphatées en milieu côtier et supratidal.

Roches phosphatées

Les roches phosphatées sont des roches exogènes contenant une plus ou moins grande quantité de phosphate. Extraction de minerai de phosphate

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.

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 18%. 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.

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 detransgressions 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 remontées d'eau (« upwellings ») côtières. En effet, ces zones sont riches en phosphates solubles ou insolubles (en suspension). La quantité de PO₄ varie avec la profondeur et la température.

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.

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.

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.

Milieux de genèse

Une telle formation est possible dans des environnements combinant stabilité, activité et faible énergie. Ils peuvent être desmicro 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.

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 de remontées d'eau (« upwellings »), 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.

Sur les continents, des concentrations secondaires de phosphates de chaux s'accumulent dans des poches de dissolution d'un karst. Les phosphorites observables aux abords des causses jurassiques se sont formées tout au long du Tertiaire. C'est le cas des petits phosphorites gisements du Quercy. Ce phosphate secondaire, apparaissant en concrétions microcristallines de forme et de coloration variables, provient généralement de la dissolution d'un phosphate sédimentaire. Il peut aussi provenir de l'apatite, chloro-fluoro-phosphate de chaux des roches magmatiques.

Résumé

Les séries phosphatées tunisiennes, d’âge Paléocène-Eocène inférieur, sont constituées d’alternances de strates richement phosphatées (P2O5 ≥ 18%) et de strates intercalaires peu riches en P (P2O5 ≤ 2%). Les strates phosphatées sont constituées d’un sédiment argilo-carbonaté servant de matrice (ou exogangue) à des grains phosphatés, arrondis, de taille comprise majoritairement entre 100 et 500 μm, appelés pellets, et à des grains cylindriques d’origine fécale. L’étude des pellets phosphatés et de leur exogangue dans les strates riches et des sédiments intercalaires peu riches en P dans le gisement de phosphates de Ras-Draâ (Bassin de Gafsa-Metlaoui, Tunisie) a réuni des observations microscopiques et diverses analyses chimiques des phases minérales présentes au sein des pellets et des sédiments (matrices et sédiments intercalaires). Le constituant apatitique majeur des grains est la carbonate-fluorapatite, ou francolite, dont une formule structurale, déterminée sur un échantillon représentatif, est la suivante: (Ca4.63Mg0.13Na0.22)(PO4)2.51(CO3)0.48)(OH0.77F0.23). Les constituants des sédiments encaissant ces grains (matrice) et des strates intercalaires sont de nature minéralogique essentiellement argileuse, carbonatée ou siliceuse (opale ou quartz). Les observations microscopiques et géochimiques de ces différentes phases conduisent à reconnaître que les pellets sont des corps étrangers au sein de leur matrice et de composition tout à fait indépendante de celle de leur exogangue. Les éléments fécaux cylindriques et les pellets arrondis qui en seraient dérivés par fragmentation et érosion, auraient été produits par des poissons, sous forme de fèces riches en P et en matière organique et résistants vis à vis de la dispersion mécanique. Cette dernière propriété a valu à leur contenu de n’être pas dispersé au cours de la sédimentation et des remaniements sédimentaires. Leur contenu a connu, tout au long de leur évolution diagénétique, des conditions réductrices strictes.

Mots clés

Phosphates Pellets Exogangue Conditions oxydo-réductrices Fèces

PHOSPHATES D’AFRIQUE DU NORD 

(Maroc, Tunisie) 

Les principaux gisements de phosphates sont concentrés dans le nord du Maroc et le Nord de la Tunisie. Au Maroc, les phosphates sont constitués d’immenses gisements, dont le plus grand à une dimension d’environ 100 km de long, sur 80 km de large. D’autres sont plus petits, mais couvrent cependant d’immenses superficies, activement exploitées, par l’Office Chérifiens des Phosphates, et dont l’accord pour s’y rendre est nécessaire.

Formation des Phosphates : 

LLes phosphates du Maroc, qui sont les plus importants (cela vaut également pour celles de Tunisie), ont été déposés, sur une très longue période allant de la fin du Crétacé (étage du Maestrichtien, environ 80 Millions d’années), jusqu’au début de l’Eocène (étage du Lutétien basal ou Lutétien inférieur 40 Millions d’années). Cependant entre ces périodes, les dépôts n’étaient pas constants, il manque par conséquent des sédiments, pour avoir une chaîne d’information continue. Pendant les différentes périodes de dépôts sédimentaires, nous ne rencontrons pas les mêmes faunes, mais des ensembles de faunes principalement marines, propres à chaque périodes spécifiques.

D’ou provient le phosphate ?

 Tout simplement de la décomposition d’organismes peuplant ces mers, notamment des animaux suivants :

 ÿ Poissons (poissons osseux, raies, requins, chimères)

 ÿ Reptiles marins et parfois d’origine continentale, dont les animaux suivants : Plesiosaures, Mosasaures, Crocodiles et Lézards 

Les chairs en se décomposant dans certaines conditions forment un minéral appelé Phosphate, ce qui forme, désormais la roche, qui contient les fossiles.

Si les poissons et reptiles se sont décomposés, comment retrouve t’on des fossiles ?

Tout simplement parce que ce ne sont que les chairs et autres parties molles qui ont données le phosphates, les dents et de nombreux ossements, se sont conservés, mais ont été désarticulés (séparés les uns des autres), c’est pourquoi, on ne retrouve que des fossiles isolés (dents et os).

Ces dents et os, sont d’autant plus facilement conservés, qu’il l’ont été par le biais d’organismes identiques à ceux qui ont formé la roche. 

Quelles sont les utilisations faites du Phosphates ? 

Les phosphates sont utilisés dans de nombreuses industries, comme par exemple les détergents, dont la lessive, ils entrent également dans la composition de nombreux produits, comme les peintures, et les engrais utilisés dans l’industrie agroalimentaire.

Ils sont donc quasiment indispensables, à notre économie.