PHOSPHORE

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Phosphates sédimentaires

Le phosphore est indispensable à la croissance des plantes, et l'industrie des engrais est essentiellement responsable du développement considérable de la recherche et de l'exploitation des gisements de phosphates depuis la fin du xixe siècle. L'agriculture est restée le principal débouché de ces minerais, mais d'autres usages industriels se sont développés (métallurgie, industries pharmaceutique, pétrolière, alimentaire, textile...) ; l'emploi des phosphates dans les lessives est interdit dans plusieurs pays. Plus de 80 p. 100 des phosphates exploités proviennent de gisements sédimentaires. La plupart de ces gisements ont une origine marine, mais il existe aussi des concentrations de phosphates liées à des processus continentaux.

Pétrographie

Les phosphates sédimentaires présentent des aspects et des teintes extrêmement variés qui les rendent parfois très difficiles à reconnaître macroscopiquement. Ils se présentent souvent sous forme de nodules, de grains de taille variée, de coprolithes, d'oolithes, de débris de dents ou d'os, de débris de foraminifères ou de coquilles de lamellibranches plus ou moins complètement épigénisés en phosphate de calcium. Ils peuvent se présenter encore en lits à structure massive ou sous des formes concrétionnées, et constituer parfois le ciment de certains grès.

La teneur de phosphates s'exprime habituellement en pourcentage de P2O5 ou de son équivalent en Ca3(PO4)2 que l'on désigne par les sigles B.P.L. (bone phosphate of lime) ou T.P.L. (triphosphate of lime) : 1 p. 100 P2O5 = 2,185 p. 100 B.P.L. Les phosphates ont des teneurs en P2O5 supérieures à 20 p. 100, avec une limite de l'ordre de 40 p. 100 assez rarement atteinte pour des échantillons de gros volume. Il existe pratiquement toujours une phase non phosphatée qui peut être de la silice (quartz, opale, calcédoine), de la calcite ou de la dolomie, de l'argile (à montmorillonite fréquente), de la glauconie, des oxydes de fer et des matières organiques.

Dans les séries marines, les niveaux phosphatés des gisements s'associent à des niveaux siliceux (silex, lits et bancs de cherts), des niveaux calcaires plus ou moins dolomitiques dans certains cas, des niveaux argileux et marneux dans lesquels la montmorillonite et d'autres minéraux argileux magnésiens sont fréquents. D'autres associations sont possibles (sables, grès, gypses...) ; leur éventail s'élargit lorsque la teneur des niveaux phosphatés s'abaisse.

Les phosphates sédimentaires sont très finement cristallisés ou cryptocristallins, et les minéraux qui les composent appartiennent à la série de l'apatite. Le minéral le plus fréquent est la francolite qui dérive de la fluorapatite Ca10(PO4)6F2 par des substitutions. Sa formule peut s'écrire : (Ca,Na,Mg)10(PO4)6—x(CO3)xFy(F1OH)2. x est généralement compris entre 0 et 1,5 et y est voisin de 0,4x. Le nombre de moles Na, voisin de x — y, est supérieur à celui des moles Mg.

D'autres substitutions sont possibles : PO4 par SO4, F par OH ou Cl, Ca par Sr, Na, U, Th ou par des terres rares.

En climats chauds et humides, l'altération superficielle des dépôts de phosphate de calcium entraîne une transformation minéralogique conduisant surtout à des phosphates alumino-calciques ou alumineux. De tels phosphates sont largement développés en Floride, au Brésil, au Sénégal, sur l'île Christmas. Ils ne présentent actuellement qu'une très faible valeur économique.

Les guanos constituent une source de phosphates non négligeable. Frais, ils contiennent environ 4 p. 100 de P2O5 ; après perte de leurs composants les plus volatils et les plus solubles, ils deviennent des phosphates de Ca, Mg, NH4 qui réagissent sur les roches qui leur servent de support. Au contact des calcaires se forment des minéraux de la série de l'apatite, au contact des argiles apparaissent des phosphates alumineux, et au contact des roches volcaniques, des phosphates de Fe et d'Al.

Gisements

Les gisements sédimentaires sont largement répartis à la surface du globe et appartiennent à des niveaux stratigraphiques très variés s'étageant depuis le Précambrien jusqu'au Pliocène. Les accumulations de nodules phosphatés découverts au fond des mers actuelles, notamment au large des côtes occidentales de Californie, d'Amérique du Sud et d'Afrique du Sud, montrent pour certaines d'entre elles que la sédim [...]

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Phosphore : isotopes radioactifs

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Phosphore : résonance magnétique nucléaire des dérivés phosphorés contenant l'atome 31P

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Phosphores blanc et rouge : réactivité

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Oxydroréduction du phosphore

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Écrit par :

  • : professeur à l'École polytechnique, directeur de recherche au C.N.R.S.
  • : professeur à l'université des sciences humaines de Nanterre
  • : docteur ès sciences, ingénieur géologue, École nationale des sciences géographiques, conseiller scientifique au Bureau de recherches géologiques et minières

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Pour citer l’article

François MATHEY, Maurice MAURIN, Maurice SLANSKY, « PHOSPHORE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 février 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/phosphore/