Géologie des phosphates et matière organique : Notes de cours

Chapitre 5 : Les bassins phosphatés marocains
Chapitre 3 : Classifications des phosphates sédimentaires
Chapitre 4 : Phosphatogenèse , phosphorites et variations du niveau marin
Chapitre 1 - Introduction Générale
Géologie des phosphates et de la matière organique
Chapitre 2 : Les gisements de phosphates

3-2) Classification génétique : lithofaciès génétiques
+ Cette classification a été proposée par Föllmi et al. (1991).
+ Le but est de comprendre deux processus totalement différents de genèse des
dépôts phosphatés :
++ Le processus de la phosphatogenèse : formation authigénique « synsédimentaire »
de grains d’apatite « francolite »
++ le processus d’accumulation des phosphorites : concentrations des grains d’apatite
dans les dépôts.
+Les dépôts de phosphates sont ainsi subdivisés en deux principaux lithofaciès génétiques :
3-2-1) Lithofaciès phosphaté primaire (= phosphate Pristine « Pristine phosphatic lithofacies »)
3-2-2) Lithofaciès phosphaté remanié (Reworked phosphatic lithofacies)
+ Lithofaciès généralement bien stratifié et laminaire avec des
concentrations variables de grains de francolite authigénique
(synsédimentaire).
3-2-1) Lithofaciès phosphaté primaire (= phosphate Pristine « Pristine phosphatic lithofacies »)
+ Lithofaciès associé parfois à des black shales (mélange
d’argiles et de limons riches en matière organique) ,
donc de couleur sombre.
+ Le caractère laminaire reflète :
++ L‘absence de bioturbation
++ un milieu de dépôt faible en oxygène ou sans oxygène (anoxique à sub-oxique / semi-
réducteur ), qui empêche la colonisation du milieu par une endofaune.
+ Le lithofaciès phosphaté primaire correspond à un dépôt de
phosphate autochtone qui reflète le lieu de la phosphogenèse :
la précipitation authigénique (synsédimentaire) de la francolite
dans le sédiment (par des processus physico-chimiques
et/ou biochimiques )
Phosphatogenèse - Environnement d’Upwelling :
La dégradation microbienne de la matière organique (C)
augmente la concentration de phosphate dissous de l’eau interstitielle
provoquant une précipitation de la francolite. La phosphogenèse est facilitée
par la libération d’ions phosphate. La diffusion de l’eau de mer sus-jacente fourni
le fluor (F) nécessaire.
3-2-2) Lithofaciès remanié (Reworked phosphatic lithofacies)
+ Phosphate allochtone, qui provient d’un remaniement synsédimentaire du lithofaciès
primaire « Pristine » sous des conditions de forte énergie.

+ Les vagues et les courants ont balayé le fond de la mer pour fragmenter, laver,
trier et concentrer sur place (in situ) les grains du lithofaciès Pristine.
Processus impliqués dans le remaniement du phosphorite.
A- Le vannage (le tri /trier) sur place des péloïdes de francolite
authigènes dans le phosphate primaire « pristine »
(en brun clair) par les vagues de tempête produit un dépôt
de phosphorite granulaire (en jaune). Le phosphate primaire
se forme pendant les périodes de beau temps ; il est ensuite
concentré par l’hydrodynamisme pendant les tempêtes.
B-Le transport et le re-dépôt des péloïdes de francolite lors
des périodes de grandes tempêtes produisent des tempestites
phosphatées granulaires. Les bancs peuvent être massifs,
stratifiés, granoclassés, ou à stratifications en mamelons (HCS) .
C-L‘augmentation de la fréquence et de l’intensité des tempêtes
avec le temps érode le phosphate primaire « pristine » pour
produire un banc épais de phosphorite granulaire amalgamé.
Ces gisements de minerai stratiformes sont les cibles principales
d’une exploration.
(d’après Pufahl et al. (2003) inspirés des concepts développés
par Föllmi et al. (1991), Grimm et Föllmi (1994),et Grimm (2000).
Résultat :
++ Dépôts de bancs granulaires (quelques
centimètres à plusieurs mètres d’épaisseur) , de
textures grainstones à grains riches en P : péloïdes
de francolite et d’autres éléments accessoires
différents selon l’environnement ( fragments d’os et
dents de vertébrés, grains de phosphates enrobés
(« oolithes ») , intraclastes phosphatés , coprolithes,
fragments de coquilles de mollusques et
foraminifères, etc…).
+ Dépôts granulaires (concentration de grains) avec
une teneur pouvant atteindre 35% en poids de P2O5 ,
et qui sont des cibles d‘exploration principales.
+ Plusieurs types de courants peuvent produire un lithofaciès phosphaté remanié :
++Courants peu profonds : vagues côtières , courants de marées
++Courants moyennement profonds : courants et vagues de tempêtes
++Courants plus profonds : courants de contourites, courants de turbidité
+ Les vagues et les courants de tempête produisent généralement :
++ Des bancs épais de phosphates granulaires grainstones,
amalgamés , avec des stratifications mamelonnées (hummocky cross
stratifications « HCS ») caractéristiques des dépôts de tempêtes
( les tempestites ).

++ Les tempestites phosphatées s’accumulent entre le niveau de base des vagues de beau
temps et de celui tempêtes , dans la zone médiane d’un plateau continental (middle shelf )
++ Les tempestites phosphatées forme un minerai de haute qualité (faciès granulaire grainstone) ,
avec peu ou sans lithofaciès primaire intercalaires (Pristine pauvre en phosphate).
+ Les grandes tempêtes (ouragans et typhons ), provoquent un remaniement synsédimentaire
extrême qui peut érode complètement les lithofaciès primaires (phosphate Pristine), effaçant ainsi
le lieu de la phosphogenèse de l’enregistrement sédimentaire.
+ Les phosphorites à litages et stratifications obliques ou entrecroisés, parfois
de grande taille, sont caractéristiques des environnements proximaux de plateau
continental supérieur (upper shelf) qui s’accumulent au dessus du niveau de base
des vagues de beau temps.
D’autres lithofaciès de phosphates remaniés sont décrits dans les séries anciennes :
+ Les turbidites phosphatées liées aux courants de turbidité :
++Mobilisation soudaine et écoulement des sédiments au niveau d’une pente
sous forme de courant de turbidité.
++ Lithofaciès remanié de milieu plus profond (plateau continental distal )
situé au dessous du niveau de base des vagues de tempête.
++ Dépôts généralement granoclassés et à grains grossiers
++ Peuvent produire des lits amalgamés épais (important économiquement ).
+ Dépôts résiduels (winnowed lag deposits) liés à des courants marins profonds
épisodiques (contourites et courants de turbidité )
++Lithofaciès remanié de milieu profond ( au dessous de niveau de base des
vagues de tempêtes, dans le plateau continental distal).

Pristine phosphorite : Permian Phosphoria
Formation exposed in phosphate mine,
USA.
In situ francolite peloids are disseminated
throughout this black shale.
White scale to the right of center is 1 m.
Photo From Pufahl et Groat (2016)