ESSAI DE SYNTHÈSE LITHOLOGIQUE DU GISEMENT DE PHOSPHATE DE TOBÈNE

ESSAI DE SYNTHÈSE LITHOLOGIQUE DU
GISEMENT DE PHOSPHATE DE TOBÈNE

Présentation générale du gisement de Taïba et généralités sur les phosphates et la phosphatogenèse

Le gisement de phosphate de Taïba se trouve entre Mboro et Tivaouane, à 80km environ au Nord-Est de Dakar (fig. 1.1). La zone de Taïba, comme d’ailleurs toute la partie Nord-Ouest du pays, présente une morphologie dunaire de plus en plus accidentée en direction du littoral. 

Contexte régional

Le gisement de phosphate de Taïba se situe dans la partie ouest du bassin sénégalomauritanien. Ce large bassin (environ 340.000km2 ) se situe sur la marge ouest-africaine qui est une marge passive. Il s’étend depuis Nouadhibou au Nord, où il se repose sur le Précambrien de la dorsale Réguibat, jusqu’en Guinée Bissau au Sud, où il repose sur le Siluro-Dévonien du bassin de Bowé. A l’Est, il s’appuie sur les sédiments métamorphisés et plissés d’âge infracambrien-paléozoïque inférieur des Mauritanides (Dillon et Sougy, 1974 in Mban, 2000). A l’Ouest, il s’ouvre sur l’Océan Atlantique (fig. 1.2). La couverture sédimentaire est d’âge Mésozoïque (Jurassique et Crétacé) et Cénozoïque. Les affleurements sont d’âge Crétacé terminal (Campano-Maastrichtien) et Paléogène. Ils apparaissent entre Dakar et Thiès (horst de Ndiass), le long de la vallée du fleuve Sénégal et sur la bordure orientale du bassin bissau-guinéen. Ces sédiments sont, le plus souvent, recouverts par le Mio-Pliocène détritique altéré (Flicoteaux et Medus, 1974; Tessier et al. , 1975 : in Kébé, 1999) ou par le Quaternaire marin ou lacustre et par les ergs sableux.

Contexte local

La coupe géologique de Taïba proposée par Flicoteaux (1982) distingue six unités lithostratigraphiques, numérotées de A-F, de la base au sommet (fig. 1.3) : Présentation générale du gisement de Taïba … Présentation générale du gisement de Taïba … Fig. 1.2 : Place du secteur étudié dans le cadre du bassin Sénégalo-mauritanien (Flicoteaux, 1982). Présentation générale du gisement de Taïba … Fig. 1.3 : Stratigraphie des formations de Taïba, Corrélations avec Lam-Lam (Flicoteaux, 1982). Présentation générale du gisement de Taïba … a) des attapulgites (A) qui correspondent aux marnes de Lam-Lam. Elles représentent le mur de la formation phosphatée. b) le groupe phosphaté comprenant : le phosphate de chaux subdivisé en deux couches : – à la base, un minerai (B1 et B2) renfermant du silex, des sables et quelques intercalations argileuses. C’est ce qu’on appelle habituellement le minerai hétérogène. – au dessus, un phosphate de chaux (B3 et B4) plus clair au grain plus grossier. Les argiles et silex y sont rares. Il est possible d’y rencontrer des sables quartzeux dits “ sables de couches”. Ce minerai est habituellement appelé minerai homogène. les argiles bariolées (C) : elles sont grasses et de couleurs très variables, généralement brunes, rouges, verdâtres. Elles sont souvent associées à des sables gris et à des plaquettes de silex. Elles représentent le toit de la couche phosphatée. la formation silico-férallitique (D) : elle présente des lits centimétriques à décimétriques de phosphates alumino-calciques. On peut y rencontrer des silex en plaquettes et des lits d’argiles. c) les grès gris (E) : il s’agit d’une formation gréso-argileuse altérée contenant du phosphate alumino-calcique. d) Les sables dunaires (F) : ils sont rougeâtres, d’âge Quaternaire à actuel et d’origine éolienne.

Caractéristiques générales des phosphates

Minéralogie des phosphates

Les phosphates sont des roches sédimentaires formées de minéraux phosphatés soit Présentation générale du gisement de Taïba … sous forme amorphe ou cryptocristalline (la collophanite), soit sous forme de grains, en fragments organiques épigénisés, en plages finement cristallines cimentant des débris, ou en nodules concrétionnés. Le phosphore est l’élément constitutif principal de très nombreux minéraux des roches magmatiques et sédimentaires de la croûte continentale. Le minéral phosphaté le plus fréquemment représenté est l’apatite de formule moyenne Ca5 (PO4) (OH, Cl, F). Sous ce nom, on rassemble une série de minéraux hexagonaux de la classe des phosphates que l’on distingue :  Soit en fonction de l’anion qui prédomine dans la formule : OH- , on parlera d’hydroxylapatite ; Cl- , on parlera de chlorapatite ; F – , on parlera de fluorapatite.  Soit en fonction de la substitution partielle du groupe PO4 3- : par (CO3F) 3- , on parlera de carbonate fluorapatite ; par (CO3OH) 3- , on parlera de carbonate hydroxylapatite. Le minéral le plus fréquent parmi les apatites sédimentaires est la carbonate fluorapatite ou francolite. Elle est associée dans le minerai phosphaté à d’autres minéraux. Ce sont : – d’une part des minéraux alumino-calciques :  la crandallite de formule Ca Al3 (OH)5 (PO4)2 H2O admet dans son réseau des substitutions telles que celle de Ca2+/Sr2+.  la millisite de formule (Na, K) Ca Al6 (OH)9 5(PO4)4 3H2O présente aussi des substitutions telles que celle Al3+/Fe3+. – d’autre part des minéraux alumineux :  la wavellite de formule Al3 (OH)3 (PO4)2 5H2O. Les substitutions les plus fréquentes qu’on y rencontre sont celles de OH- /Fet de Al3+/Fe3+.  l’augélite de formule Al2 (OH)3 (PO4) présente des traces de Ba et de Sr. Présentation générale du gisement de Taïba …

Présentation de l’apatite

L’apatite est un minéral d’origine magmatique représenté par la fluorapatite de formule moyenne Ca5 (PO4)3 F. Elle cristallise dans le système hexagonal (fig. 1.4) et sa structure peut être décrite de la façon suivante (Slansky, 1980) : Fig. 1.4 : image de l’apatite (de la collection Muséum de Paris, cliché U. de Cayeux, BRGM) Parallèlement au plan de référence 001, le réseau présente deux plans de symétrie aux cotes ¼ et ¾. Perpendiculairement à ce plan de référence, des colonnes parallèles à l’axe C du cristal présentent une alternance d’ions Ca, dits calcium primaire (CaI), et d’atomes O. Les axes de ces colonnes, sur lesquels se placent les ions Ca, sont des axes de symétrie ternaire du cristal (fig. 1.5). A chaque ion Ca des axes ternaires est associé 9 atomes O dont 3 sont localisés sur le plan de symétrie situé immédiatement au dessus, 3 autres sur le plan venant immédiatement au dessous et les 3 derniers, plus éloignés, se trouvent dans le plan de l’ion Ca (fig. 1.6). Les colonnes précédentes (Ca-O) sont reliées entre elles par des ions P formant des tétraèdres PO4. Au plan symétrique, deux des quatre atomes d’oxygène sont situés de part et d’autre du plan de symétrie auquel appartient le phosphore et les deux autres appartiennent à ce plan. D’autre part les deux oxygènes et l’un des oxygènes du plan appartiennent à l’une des colonnes et le quatrième oxygène à la colonne opposée (fig. 1.7). Présentation générale du gisement de Taïba … Les colonnes Ca-O et les tétraèdres PO4 qui les associent forment un réseau présentant un ensemble de tunnels. Ceux-ci présentent, au niveau de chaque plan de symétrie M1/4 et M3/4, un ion F- situé sur l’axe de chacun des tunnels qui est placé au centre d’un triangle équilatéral aux sommets desquels se placent des ions Ca supplémentaires dits Ca secondaires (CaII) (fig. 1.8). Ainsi la maille élémentaire du réseau de la fluorapatite est un prisme droit à base losange comprenant 4 ions CaI, 6 ions CaII, 2 ions F et 24 atomes O (Slansky, 1980). Cette maille élémentaire montre des substitutions telles que : Ca2+ par Na+ ; Mg2+ ; Mn2+ ; Sr2+ ; Ur4+ PO4 3- par SO4 2- ; VO4 3- ; SiO4 4- . Mais la substitution la plus fréquente est celle de PO4 3- /CO3 2- , l’introduction d’ion F – conservant la neutralité électrique du cristal. Toutefois, les substitutions qui affectent les apatites sédimentaires peuvent avoir une influence sur la symétrie et les paramètres du réseau. Concernant la symétrie, il est généralement admis que les chlorapatites, dans lesquels Clremplace Fdans les « tunnels » du réseau, sont monocliniques et non plus hexagonales comme la fluorapatite, avec un paramètre b double de a (Slansky, 80) : a et b étant des rayons ioniques. La diminution du paramètre peut être expliquée par la distance plus faible séparant les atomes O dans les ions CO3 2- (2,11Å/2,54Å pour PO4 3- ). Ainsi la réduction du paramètre liée à l’accroissement de cette substitution peut donc être plus ou moins masquée par le remplacement de Fpar OH- . La valeur du paramètre a ne dépend donc pas seulement de la substitution de PO4 3- par CO3 2- . Elle dépend aussi de l’abondance des ions OHsubstitués aux ions F.