Roche phosphatée
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2008-01-12T16:16:12Z
Manuguf
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/* Éléments des roches phosphatées */ lien Pellet (homonymie)
{{Confusion|Phosphate}}
Les '''roches phosphatées''' sont des [[roche exogène|roches exogènes]] contenant une plus ou moins grande quantité de [[phosphate]].
[[Image:Nauru Phosphate mining1.jpg|thumb|Extraction de minerai de phosphate à [[Nauru]]]]
== Sources de phosphore naturelles ==
On trouve du phosphore P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> dans la [[matière organique]] et semi-organique, à savoir :
* chez l'[[Homo sapiens|homme]] : [[os]], [[moelle osseuse]], [[sang]], [[Acide désoxyribonucléique|ADN]], [[nerf]]s, etc. Il est nécessaire à la [[respiration]] et au fonctionnement des [[muscle]]s ;
* chez les animaux : [[squelette]] ;
* chez les végétaux : [[Bacillariophyta|diatomées]], [[dinoflagéllé]]s ;
* dans les sols : [[humophosphate]]s.
== Minéraux et éléments des roches phosphatées ==
=== Minéraux des roches phosphatées ===
La [[Valence (chimie)|valence]] du [[phosphore]] est une valence stable. On observe donc la formation de (PO<sub>4</sub>)2-
* [[Apatite]] : ([[calcium]], [[magnésium]], [[azote]])<sub>10</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>6-x</sub>(CO<sub>3</sub>)<sub>x</sub>F<sub>y</sub>(F, OH)<sub>2</sub>
* [[Pristine]] : fluor-apatite
* [[Francolite]] : par substitution PO<sub>4</sub> en CO<sub>3</sub>
* [[Dallite]] : par substitution F en OH
* [[Thuyaminite]] : contient une phase d'[[uranium]] jaune
* [[Vivianite]] : phosphate de [[fer]]
* [[Pyromorphile]] : phosphate de [[plomb]]
* [[Turquoise (pierre)|Turquoise]] : phosphate de [[cuivre]] et [[aluminium]]
Des substitutions du calcium sont aussi possibles avec le [[potassium]], le [[strontium]], l'[[uranium]] et le [[thorium]]. PO<sub>4</sub> peut se substituer par SiO<sub>4</sub>, AsO<sub>4</sub>, VO<sub>4</sub>. L'uranium contenu en substitution peut être utilisé pour une datation absolue aux [[isotope]]s [[Radioactivité|radioactifs]]. La [[solubilité]] des phosphates augmente avec la présence de [[carbonate]]s. La présence de magnésium empêche la croissance de l'apatite.
=== 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 [[ooïde]]s, des [[oncolithe]]s, des [[oncoïde]]s, des [[Pellet (homonymie)|pellets]], des [[nodule]]s, des [[concrétion]]s, des [[lithoclaste]]s,...
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 (géophysique)|plateau continental]] ;
* grains et croûtes phosphatées en milieu côtier et [[supratidal]].
== 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 :
* la classification minéralogique internationale de [[1974]] divisant les roches phosphatées en deux groupes : les roches de la famille de l'[[apatite]] ([[phosphatite]]s) et les autres roches ([[phosphorite]]s). Les phosphorites se classent par type de minéral, par texture, par structure, par nature de l'exogange et surtout par leur richesse en P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 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 P<sub>2</sub>0<sub>5</sub>.
=== 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 [[Sol (pédologie)|sols]], les minéraux organiques et [[Ion|ioniques]]. Les [[karst]]s 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 [[Transgression marine|transgressions]] marines et l'apatite pourrait se former.
* ''apports marins'' : les [[océan]]s sont des réserves très importantes de phosphate.
Selon la théorie de [[Alexei Alexandrovitch Kazakov|Kazakov]] ([[1937]]), le [[phosphore]] serait apporté par les [[upwelling]]s côtiers. En effet, ces zones sont riches en phosphates solubles ou insolubles (en suspension). La quantité de PO<sub>4</sub> 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 [[Volcan|volcanisme]], un passage à une plus faible profondeur avec les variations [[Eustasie|eustatiques]], une relative stabilité due à une absence de [[tectonique]], un calme en terme d'[[érosion]] diminuant les apports [[Humus|terrigènes]],...
Le phosphate se formerait par synthèse. En effet, il est utilisé par notre corps pour former l'[[Acide désoxyribonucléique|ADN]], à l'intérieur de nos [[Cellule (biologie)|cellules]]. Expérimentalement, il est possible de former du phosphate par mélange d'[[Acide ribonucléique|ARN]], d'eau et de [[Bacteria|bactéries]]. La question du rôle des bactéries dans la genèse des phosphates reste une question ouverte. Diverses théories suggèrent que des [[Micro-organisme|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 [[Acide humique|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 [[poisson]]s et [[vertébrés]], mais aussi par [[Précipité|précipitation]] directe en dépôts organiques.
Le phénomène d'[[épigénèse]] sur des [[bioclaste]]s 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.
== Gisements phosphatés ==
La formation de roches phosphatées est connue en tout temps et en tous lieux. On distingue des gisements :
* [[Continent|continentaux]] : [[karst]]s et sols. Leur volume est grand mais leurs teneurs sont faibles.
* [[Épicontinental|épicontinentaux]] : [[lagon]]s et bassins peu profonds. Ils sont riches et exploitables.
* [[Mer|marins]] : [[talus continental]], hauts fonds sous-marins. Ils sont minces et pauvres.
Ils sont associés à des faciès confinés riches en matière organique, [[Silice|siliceuse]]s, [[Magnésium|magnésiennes]], [[Évaporite|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.
== Intérêt économique ==
Voir article [[phosphate]].
== Voir aussi ==
=== Article connexe ===
* [[Guano]]
* [[Nauru]]
* [[Banaba]]
* [[Makatea]]
=== Lien externe ===
{{Commons|Category:Phosphates|le phosphate}}
=== Bibliographie ===
* Cojan I. et Renard M. ''Sédimentologie'' Ed. Dunod
* Cours de sédimentologie de 2nde année de Géosciences
{{Portail Minéraux et roches}}
[[Catégorie:Roche]]
[[Catégorie:Économie nauruane]]
[[en:Phosphate minerals]]
[[sk:Fosfát]]