Biominéralisation de coprolithes phosphatisées (bassin de Gafsa-Metlaoui, Tunisie)
Résumé
Les coprolithes, particules phosphatisées contenues dans des phosphorites sédimentaires tunisiennes d'âge Crétacé supérieur, constituent des microenvironnements propices à l'étude de la précipitation du phosphore. Ces coprolithes, fécales, d'origine biologique, ont été souvent attribuées à des poissons carnivores dont les excréments sont riches en matière organique et en phosphore (Lamboy, 1994). A cette source concentrée en phosphore, s'ajoute la source de l'hydroxyapatite résultant de la décomposition des débris de poissons à l'interface eau-sédiments (P osseux et P des parties molles). La phosphatisation des coprolithes, empruntant à ces deux sources de phosphore, est un processus essentiellement microbien contrôlé par les conditions rédox du milieu. Et, c'est la matière organique par sa quantité et par son état de décomposition, qui contrôle ces conditions d'oxydo-réduction dans lesquelles précipite l'apatite (Belayouni et Trichet, 1983). Afin de cerner les différents éléments de ce processus de biominéralisation au sein de ces particules, nous avons adopté une démarche multiple: appliquée à la fraction minérale (étude par diffraction des rayons X, spectroscopie IR, microscopies,...) et à la fraction organique (spectroscopie IR, analyse élémentaire, pyrolyse Rock-Eval,...). L'étude de la fraction minérale (phosphato-argilo-carbonatée) a montré que le constituant minéralogique typique des coprolithes est une « carbonate fluorapatite » ou « francolite » de formule suivante (Ca 4,63 Mg 0,13 Na 0,22) ((PO4) 2,51(CO3) 0,48) (OH 0,77F0,23) tenant compte des substitions isomorphiques à l'intérieur du réseau cristallin. Au microscope photonique, les coprolithes, particules diagénétiques dont la taille est comprise entre 0,5 et 2 cm, se distinguent aisément par leur forme allongée à subarrondie, leur couleur jaunâtre à brunâtre. L'étude en microscopie électronique, en mode cryo-, a permis de mettre en évidence le réseau de matière organique associé à la biominéralisation d'apatites. L'étude de la M.O. par pyrolyse Rock-Eval nous a permis, d'une part, de confirmer l'origine de la M.O. associée aux coprolithes: M.O. planctonique marine. D'autre part, elle nous a permis de déterminer les quantités de carbone organique (0.31%), de mettre en évidence le CO2 libéré lors de la décomposition thermique des apatites et de confirmer, d'après les valeurs des fonctions IH, IO, Tmax, le caractère humique de cette M.O. associée aux coprolithes (74 % de Chumique dans le COT). Ce résultat éclaire de façon précise les modalités et les propriétés de cette minéralisation: précoces (M.O. à l'état humique), en milieu réducteur, conduisant à une association remarquablement stable de CFA et des composés humiques (l'âge de cette association est voisin de 55 Ma?. Une association humo-phosphatée du même type que celle-ci a été décrite en Australie, dans des séries cambriennes, d'âge voisin de 500 Ma).