Roche phosphatée - Définition

Introduction

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

Ouvriers (probablemnet chinois) d'une mine de Nauru, 1917

Engrais "Triple phosphate" (aspect)

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, dinoflagellés ;
• dans les sols : humophosphates.

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.

Classification

On distingue suivant la classification minéralogique internationale de 1974 les roches phosphatées en deux groupes :

• les roches de la famille de l'apatite. Ces phosphatites contiennent des cristaux important et pas nécessairement comme l'apatite des mailles à base de chlore et de fluor.
• les autres roches dénommées phosphorites qui sont des chaux phosphatées, parfois blanchâtre, grisâtre ou pâle, mais souvent colorées en jaunes ou rouges. 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 classe trivialement les roches phosphatées selon leur teneur utile 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 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 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 termes 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.

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.