Etude sur les phosphates Etude sur les phosphates de fer et manganèse de la de fer et manganèse de la

pegmatite No1 de Palermo, pegmatite No1 de Palermo, New Hampshire, Etats-Unis New Hampshire, Etats-Unis

Mémoire présenté par Mémoire présenté par IbrahimIbrahim HAJDARIHAJDARI, ingénieur de géologie,, ingénieur de géologie,Pour l’obtention du Pour l’obtention du

Diplôme d’Etudes Approfondies en SciencesDiplôme d’Etudes Approfondies en Sciences(option Sciences géologiques)(option Sciences géologiques)Année académique 2003-2004Année académique 2003-2004

Promoteur:Promoteur: Prof. A.-M. Fransolet Prof. A.-M. Fransolet

Plan de l’exposéPlan de l’exposé IntroductionIntroduction Pegmatites granitiquesPegmatites granitiques Phosphates des pegmatites granitiquesPhosphates des pegmatites granitiques Pegmatite No.1 de Palermo, New HampshirePegmatite No.1 de Palermo, New Hampshire

a) géologie et zonationa) géologie et zonationb) description minéralogiqueb) description minéralogiquec) paragenèses minéralesc) paragenèses minérales

Phosphates d’Al, de Ca, d’U, de Be et de ZnPhosphates d’Al, de Ca, d’U, de Be et de Zn Phosphates de Fe et de MnPhosphates de Fe et de Mn

a) mode de cristallisation et paragenèsesa) mode de cristallisation et paragenèsesb) cristallochimieb) cristallochimie

Nouvelles recherches sur la pegmatite No.2 de Nouvelles recherches sur la pegmatite No.2 de PalermoPalermo

ConclusionsConclusions

IntroductionIntroduction Les pegmatites granitiques de la classe à éléments rares constituent l’environnement Les pegmatites granitiques de la classe à éléments rares constituent l’environnement

géologique le plus commun de minéraux phosphatés où ils cristallisent à tous les géologique le plus commun de minéraux phosphatés où ils cristallisent à tous les stades de la genèse pegmatitique,stades de la genèse pegmatitique,

Les pegmatites connues : la région de New England, les Black Hills de Dakota du Les pegmatites connues : la région de New England, les Black Hills de Dakota du sud, quelques pegmatites en Californie méridionale (Etats-Unis), nombreuses sud, quelques pegmatites en Californie méridionale (Etats-Unis), nombreuses pegmatites brésiliennes, les pegmatites au Portugal, les occurrences en Bavière (les pegmatites brésiliennes, les pegmatites au Portugal, les occurrences en Bavière (les pegmatites de Hagendorf Süd et Hühnerkobel), à la Suède nordique, à Viitaniemi en pegmatites de Hagendorf Süd et Hühnerkobel), à la Suède nordique, à Viitaniemi en Finlande, la pegmatite de Buranga au Rwanda (Afrique centrale), etc...Finlande, la pegmatite de Buranga au Rwanda (Afrique centrale), etc...

La pegmatite No1 de Palermo, près de North Groton, New Hampshire, est La pegmatite No1 de Palermo, près de North Groton, New Hampshire, est

caractéristique pour ses nombreux phosphates de fer et manganèse et a été pendant caractéristique pour ses nombreux phosphates de fer et manganèse et a été pendant longtemps objet des recherches permanentes,longtemps objet des recherches permanentes,

Une collection de milliers d’échantillons dans cette pegmatite assemblés par G. Une collection de milliers d’échantillons dans cette pegmatite assemblés par G. Bjareby, J. V. Smith, P. B. Moore, A. R. Kampf, R. W. Whitmore et actuellement par Bjareby, J. V. Smith, P. B. Moore, A. R. Kampf, R. W. Whitmore et actuellement par J. Nizamoff, A. U. Falster et W. B. Simmons, dans la pegmatite No2, ainsi que de J. Nizamoff, A. U. Falster et W. B. Simmons, dans la pegmatite No2, ainsi que de nombreux échantillons de Palermo présents au Laboratoire de Minéralogie de nombreux échantillons de Palermo présents au Laboratoire de Minéralogie de l’Université de Liège, procurent une occasion unique à l'étude plus détaillée,l’Université de Liège, procurent une occasion unique à l'étude plus détaillée,

Ce travail comprend l’état de connaissances actuelles sur la célèbre pegmatite No1 Ce travail comprend l’état de connaissances actuelles sur la célèbre pegmatite No1 de Palermo, avec une description détaillée des phosphates de Fe-Mn et, dans le de Palermo, avec une description détaillée des phosphates de Fe-Mn et, dans le dernier chapitre, quelques mots sur la pegmatite No2, en vue de nouvelles dernier chapitre, quelques mots sur la pegmatite No2, en vue de nouvelles recherches.recherches.

1. Les pegmatites granitiques1. Les pegmatites granitiquesComposition chimique et minéralisationComposition chimique et minéralisation

La composition chimique proche de celle d’un granite: plus faible teneur en La composition chimique proche de celle d’un granite: plus faible teneur en CaO, un rapport NaCaO, un rapport Na22O/KO/K22O variable, une plus forte teneur en AlO variable, une plus forte teneur en Al22OO33 (Černý, (Černý, 1982) ainsi qu’un enrichissement considérable en éléments rares tels que 1982) ainsi qu’un enrichissement considérable en éléments rares tels que Li, Rb, Cs, Be, Ga, Sc, Y, REE, Sn, Nb, Ta, U, Th, Hf et Zr et en OH, H2O, Li, Rb, Cs, Be, Ga, Sc, Y, REE, Sn, Nb, Ta, U, Th, Hf et Zr et en OH, H2O, F, B et P (Černý, 1991F, B et P (Černý, 1991aa););

Les pegmatites moins évoluées, dites stériles, ne contiennent que du Les pegmatites moins évoluées, dites stériles, ne contiennent que du quartz, du feldspath potassique, de l’albite et éventuellement de la quartz, du feldspath potassique, de l’albite et éventuellement de la muscovite et/ou de la biotite. Les pegmatites les plus évoluées, telles que muscovite et/ou de la biotite. Les pegmatites les plus évoluées, telles que les pegmatites à éléments rares, peuvent comporter pas moins d’une les pegmatites à éléments rares, peuvent comporter pas moins d’une centaine de phases minérales;centaine de phases minérales;

Dans la masse de la pegmatite, le quartz, les feldspaths et les micas Dans la masse de la pegmatite, le quartz, les feldspaths et les micas représentent en général 90% de tous les minéraux présents, chacune des représentent en général 90% de tous les minéraux présents, chacune des autres phases minérales n’atteignant que rarement 1%, malgré une autres phases minérales n’atteignant que rarement 1%, malgré une concentration locale parfois spectaculaire;concentration locale parfois spectaculaire;

Les minéraux des pegmatites granitiques sont en majorité des silicates, Les minéraux des pegmatites granitiques sont en majorité des silicates, des phosphates et des oxydes. Mais, la classe des phosphates, en terme des phosphates et des oxydes. Mais, la classe des phosphates, en terme de variété, domine les assemblages minéralogiques suite à l’abondance de variété, domine les assemblages minéralogiques suite à l’abondance des phosphates non primaires générés par une grande variété de des phosphates non primaires générés par une grande variété de processus d’altération;processus d’altération;

Classification des pegmatites Classification des pegmatites granitiquesgranitiques

Les modes de classification des pegmatites sont aussi vastes queLes modes de classification des pegmatites sont aussi vastes quediversifiés. Nombreux auteurs ont proposé différents types dediversifiés. Nombreux auteurs ont proposé différents types declassifications basées tout d’abord sur les minéraux typiques et classifications basées tout d’abord sur les minéraux typiques et accessoires de la pegmatite, les conditions P-T de sa mise en place, accessoires de la pegmatite, les conditions P-T de sa mise en place, et plus récemment, sur base de sa géochimie. Pour ne pas et plus récemment, sur base de sa géochimie. Pour ne pas prendre en considération chaque type de classification, seuls les prendre en considération chaque type de classification, seuls les types principaux et mieux adaptés au sujet seront étudiés ici:types principaux et mieux adaptés au sujet seront étudiés ici: Classification de Varlamoff, 1954;Classification de Varlamoff, 1954;

Classification des pegmatites granitiques selon Guinsburg et al. Classification des pegmatites granitiques selon Guinsburg et al. (1979);(1979);

Les quatre classes de pegmatites granitiques selon Černý, 1991Les quatre classes de pegmatites granitiques selon Černý, 1991a; a;

Classification des pegmatites de la classe à éléments rares, selon Classification des pegmatites de la classe à éléments rares, selon Černý, 1991Černý, 1991aa; ;

Classification des pegmatites granitiques du Congo et Classification des pegmatites granitiques du Congo et du Rwanda-Burundi, modifié de Varlamoff (1954)du Rwanda-Burundi, modifié de Varlamoff (1954)

Classification des pegmatites granitiques selon Classification des pegmatites granitiques selon Guinsburg Guinsburg et al.et al. (1979) (1979)

Les quatre classes de pegmatites granitiques Les quatre classes de pegmatites granitiques selon Černý (1991selon Černý (1991aa))

Classification des pegmatites de la classe à éléments rares, selon Classification des pegmatites de la classe à éléments rares, selon Černý (1991Černý (1991aa) )

La classe des La classe des pegmatites àpegmatites àéléments rares peut éléments rares peut également être également être subdivisée en trois subdivisée en trois familles familles pétrogénétiques pétrogénétiques possédant des possédant des compositions compositions géochimiques géochimiques distinctes : distinctes : LCT (Li-Cs-Ta), LCT (Li-Cs-Ta), NYF (Nb-Y-F) et NYF (Nb-Y-F) et Mixte LCT + NYFMixte LCT + NYF, en , en

fonction de la source du fonction de la source du bain pegmatitique initialbain pegmatitique initial

(Černý, 1991(Černý, 1991a et a et Černý, Černý, 1992)1992)

Structure généralisée d’une pegmatite Structure généralisée d’une pegmatite granitique zonale (selon Černý, 1982)granitique zonale (selon Černý, 1982)

2. Phosphates des pegmatites 2. Phosphates des pegmatites granitiquesgranitiques

Les paragenèses des phosphatesLes paragenèses des phosphates

Les phosphates primairesLes phosphates primaires

Les phosphates secondairesLes phosphates secondaires

La structure et cristallochimieLa structure et cristallochimie

Les paragenèses des Les paragenèses des phosphatesphosphates

Les phosphates sont confinés aux pegmatites granitiques Les phosphates sont confinés aux pegmatites granitiques souvent bien réparties en zones où le premier groupe de souvent bien réparties en zones où le premier groupe de minéraux de la phase primaire cristallise vers ou dans le minéraux de la phase primaire cristallise vers ou dans le noyau de la pegmatite: la triphylite/lithiophilite, le sarcopside, noyau de la pegmatite: la triphylite/lithiophilite, le sarcopside, la graftonite, la zwiesilite etc.(phosphates de Fe-Mn); la graftonite, la zwiesilite etc.(phosphates de Fe-Mn); l’amblygonite/montebrasite, la scorzalite/lazulite etc. l’amblygonite/montebrasite, la scorzalite/lazulite etc. (phosphates d’Al).(phosphates d’Al).

Quand les solutions hydrothermales, dans les phases finales Quand les solutions hydrothermales, dans les phases finales de consolidation du noyau, attaquent le milieu, les minéraux de consolidation du noyau, attaquent le milieu, les minéraux fraîchement cristallisés s’altèrent d’où l’apparition des fraîchement cristallisés s’altèrent d’où l’apparition des phosphates secondaires.phosphates secondaires.

Une autre origine des phosphates secondaires est le transport Une autre origine des phosphates secondaires est le transport

et l'accumulation des métaux de transition et des anions des et l'accumulation des métaux de transition et des anions des phosphates loin de la source avec une autre cristallisation sur phosphates loin de la source avec une autre cristallisation sur place. Ces phases cristallisent habituellement le long des place. Ces phases cristallisent habituellement le long des fissures et des surfaces jointes dans la pegmatite (mine de fissures et des surfaces jointes dans la pegmatite (mine de Foote, près de Kings Mountain, Caroline du nord).Foote, près de Kings Mountain, Caroline du nord).

Les paragenèses des phosphates de pegmatite, divisés en Les paragenèses des phosphates de pegmatite, divisés en primaires (cristallisation directe), métasomatiques (remplacement) primaires (cristallisation directe), métasomatiques (remplacement)

et phases hydrothermales (recristallisation), selon Moore, 1973et phases hydrothermales (recristallisation), selon Moore, 1973

Un schéma classique deUn schéma classique deparagenèses des paragenèses des phosphates pegmatitiques. phosphates pegmatitiques. Les taches noiresLes taches noires montrent montrent les séquences dans les séquences dans lesquelles les minéraux lesquelles les minéraux apparaissent. La ligne apparaissent. La ligne interrompue à 200°C interrompue à 200°C indique la stabilité des indique la stabilité des molécules d’eau à molécules d’eau à s’attacher aux cations des s’attacher aux cations des métaux en transition. métaux en transition. Le grand nombre des Le grand nombre des espèces à droite de espèces à droite de cette ligne est très cette ligne est très Remarquable. (Selon Moore, Remarquable. (Selon Moore, 1973)1973)

Les phosphates primairesLes phosphates primaires La composition granitique: feldspath, quartz et mica en tenant La composition granitique: feldspath, quartz et mica en tenant

compte sur la composition des accessoires qui peuvent inclure compte sur la composition des accessoires qui peuvent inclure l'excès Lil'excès Li22O, KO, K22O, NaO, Na22O, CaO, AlO, CaO, Al22OO33, [PO, [PO44]]3-3-, (OH), (OH)--. La combinaison . La combinaison de ces derniers et leur quantité déterminent la phase accessoire de ces derniers et leur quantité déterminent la phase accessoire primaire;primaire;

Certains "excès", dehors le domaine compositionnel : feldspath-Certains "excès", dehors le domaine compositionnel : feldspath-quartz-muscovite, sont rares ou non observés dans les systèmes quartz-muscovite, sont rares ou non observés dans les systèmes naturel : Nanaturel : Na22O isolé, KO isolé, K22O isolé, CaO isolé, AlO isolé, CaO isolé, Al22OO33 isolé, ou Fe isolé, ou Fe22OO33, , CaO+FeCaO+Fe22OO33 etc... De tels excès seraient trop réactives et auraient etc... De tels excès seraient trop réactives et auraient plutôt été éliminés par la réaction avec du silicium et/ou de plutôt été éliminés par la réaction avec du silicium et/ou de l’aluminium rencontrés à la source;l’aluminium rencontrés à la source;

Compositions accessoires communes, comme [POCompositions accessoires communes, comme [PO44]³]³--+(Fe,Mn)O; +(Fe,Mn)O; LiLi22O+ AlO+ Al22OO33; CaO+(OH); CaO+(OH)--+[PO+[PO44]³]³--; Li; Li22O+(Fe,Mn)O+[POO+(Fe,Mn)O+[PO44]]3-3- et mènent et mènent à la phase primaire accessoire: la graftonite, le spodumène, à la phase primaire accessoire: la graftonite, le spodumène, l'apatite, la triphylite-lithiophilite respectivement;l'apatite, la triphylite-lithiophilite respectivement;

Mais, dans les pegmatites les phases accessoires, par rapport aux Mais, dans les pegmatites les phases accessoires, par rapport aux phases granitiques, ne constituent qu’une petite fraction du corps phases granitiques, ne constituent qu’une petite fraction du corps pegmatitique. Par exemple, l’excès [POpegmatitique. Par exemple, l’excès [PO44]]3-3-+Li+Li22O+AlO+Al22OO33 (Fe,Mn)O+CaO mèneraient à la cristallisation de la triphylite (Fe,Mn)O+CaO mèneraient à la cristallisation de la triphylite jusque le (Fe,Mn)O est épuisé, et puis la cristallisation de jusque le (Fe,Mn)O est épuisé, et puis la cristallisation de l'amblygonite jusqu'à ce que Lil'amblygonite jusqu'à ce que Li22O soit épuisé et finalement suivent O soit épuisé et finalement suivent les formes d'apatite.les formes d'apatite.

Phosphates primaires: subdivision I, Phosphates primaires: subdivision I, cristallisation directecristallisation directe

EspècesEspèces FormuleFormule Caractéristiques Statut Caractéristiques Statut

TriphyliteTriphylite Li(Fe,Mn)Li(Fe,Mn)2+2+[PO[PO44] ] bleu grisâtrebleu grisâtre c c

Lithiophilite Lithiophilite Li(Mn,Fe)Li(Mn,Fe)2+2+[PO[PO44] ] brun, clivage rectangul. l, c brun, clivage rectangul. l, c

Sarcopside Sarcopside (Fe,Mg)(Fe,Mg)2+2+33 [PO[PO44]]22 lamellaire, avec graftonite l, o lamellaire, avec graftonite l, o

Graftonite Graftonite (Ca,Fe)(Ca,Fe)2+2+(Fe,Mn)(Fe,Mn)222+2+ [PO[PO44]]22 rose, souvent lamellaire l, crose, souvent lamellaire l, c

Béusite Béusite (Ca,Mn)(Ca,Mn)2+2+(Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+22[PO[PO44]]22 rougerouge brunâtre brunâtre,, lamel. lamel. l, u l, u

Amblygonite Amblygonite LiAl(F,OH) [POLiAl(F,OH) [PO44] ] blanc, clivage parfait l, c blanc, clivage parfait l, c

Montebrasite Montebrasite LiAl(OH,F) [POLiAl(OH,F) [PO44] ] blanc, clivage parfait l, c blanc, clivage parfait l, c

Triplite Triplite (Mn,Fe)(Mn,Fe)222+2+ (F,OH) [PO(F,OH) [PO44] ] brun rougeâtre, bon clivage l, c brun rougeâtre, bon clivage l, c

Zwiesilite Zwiesilite (Fe,Mn)(Fe,Mn)222+2+(F,OH)[PO(F,OH)[PO44] ] brun rougeâtre, bon clivage l, c brun rougeâtre, bon clivage l, c

Wyllieite Wyllieite (Na,Ca)(Na,Ca)22(Fe,Mn)(Fe,Mn)222+2+

(Al,Mg)[PO(Al,Mg)[PO44] ] vert foncé vert foncé tl, o tl, o

Arrojadite Arrojadite KNaKNa55(Fe(Fe2+2+,Mn,Mn2+2+,Mg,Ca),Mg,Ca)1414 Al[PO Al[PO44]]1212(OH) (OH) vert olive l, o vert olive l, o

Dickinsonite Dickinsonite KNaKNa55(Fe(Fe2+2+,Mn,Mn2+2+,Mg,Ca),Mg,Ca)1414 Al[PO Al[PO44]]1212(OH) (OH) vert vert l, r l, r

Phosphates primaires: subdivision II, les Phosphates primaires: subdivision II, les échanges métasomatiqueséchanges métasomatiques

EspècesEspèces FormuleFormule Caractéristiques Statut Caractéristiques Statut

AlluauditeAlluaudite NaCa(Fe,Mn)NaCa(Fe,Mn)2+2+22(PO(PO44))33

NaCa(Mn3+ FeNaCa(Mn3+ Fe2+2+))22(PO(PO44))33 noir à verdâtre noir à verdâtre l, cl, c

NatrophiliteNatrophilite Na(Mn,Fe)Na(Mn,Fe)2+2+[PO[PO44]] incolore à pâle jaunâtre tl, r incolore à pâle jaunâtre tl, r

LazuliteLazulite (Mg,Fe)(Mg,Fe)2+2+AlAl22(OH)(OH)22[PO[PO44]]22 bleu bleu nodulaire nodulaire l, r l, r

ScorzaliteScorzalite (Fe,Mg)(Fe,Mg)2+2+AlAl22(OH)(OH)22[PO[PO44]]22 bleu foncé bleu foncé nodulaire nodulaire l, u l, u

TriploiditeTriploidite (Mn,Fe)(Mn,Fe)2+2+22(OH)[PO(OH)[PO44]] orange rougeâtre,bon cliv.l, u orange rougeâtre,bon cliv.l, u

WolféiteWolféite (Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+22(OH)[PO(OH)[PO44]] rouge-brun, bon clivage l, c rouge-brun, bon clivage l, c

HétérositeHétérosite (Fe,Mn)(Fe,Mn)3+3+[PO[PO44]] pourpre, selon triphylite pourpre, selon triphylite a, c a, c

PurpuritePurpurite (Mn,Fe)(Mn,Fe)3+3+[PO[PO44]] très pourpre,selon lithioph.l, c très pourpre,selon lithioph.l, c

GriphiteGriphite NaNa44CaCa22(Mn,Fe)(Mn,Fe)2+2+88(Al,Fe)(Al,Fe)3+3+

44 [PO[PO44]]1212brun, résineuxbrun, résineux tl, ctl, c

Les phosphates secondairesLes phosphates secondaires

La majorité des phosphates secondaires dérivent de la série La majorité des phosphates secondaires dérivent de la série triphylite-lithiophilite qui est très réactive en présence de l'eau.triphylite-lithiophilite qui est très réactive en présence de l'eau.

Avec l'amblygonite-montebrasite comme phosphate primaire, il n'y Avec l'amblygonite-montebrasite comme phosphate primaire, il n'y a aucune possibilité d'oxydation et par conséquent nous obtenons a aucune possibilité d'oxydation et par conséquent nous obtenons juste un échange anionique et cationique avec le fluide, mais le juste un échange anionique et cationique avec le fluide, mais le déplacement du Li et l'addition des autres alcalins et des cations déplacement du Li et l'addition des autres alcalins et des cations alcalinoterreux, forment quelques aluminophosphates tels que la alcalinoterreux, forment quelques aluminophosphates tels que la lacroixite NaAl(OH,F)[POlacroixite NaAl(OH,F)[PO44], la morinite NaCaAl(F,OH)], la morinite NaCaAl(F,OH)33(H(H22O)[POO)[PO44], la ], la bertossaïte CaLibertossaïte CaLi22AlAl44(OH,F)(OH,F)44[PO[PO44]]22 et l'apatite omniprésente (Groat et l'apatite omniprésente (Groat et et al.al., 1990)., 1990).

Puisque les molécules de (HPuisque les molécules de (H22O)°, sont assez instables à la O)°, sont assez instables à la

température au-dessus de 250°C et puisque ces molécules température au-dessus de 250°C et puisque ces molécules participent en coordination avec des métaux, on peut dire que les participent en coordination avec des métaux, on peut dire que les réactions menant à la formation de plusieurs composés dans ce réactions menant à la formation de plusieurs composés dans ce groupe ont probablement eu lieu au-dessous de 250°C (Mysen groupe ont probablement eu lieu au-dessous de 250°C (Mysen et et al.al., 1981)., 1981).

Ils consistent à un noyau composé des cations des métaux en Ils consistent à un noyau composé des cations des métaux en transition (tels que Fetransition (tels que Fe2+2+, Fe, Fe3+3+, Mn, Mn2+2+, etc..) auxquels s’attachent les , etc..) auxquels s’attachent les atomes d'oxygène provenant des molécules d'eau (Hatomes d'oxygène provenant des molécules d'eau (H22O)°, des O)°, des groupes hydroxyles (OH)groupes hydroxyles (OH)-- et des anions de phosphate aux et des anions de phosphate aux sommets d’octaèdre [(POsommets d’octaèdre [(PO44)³)³--].].

Les phosphates secondairesLes phosphates secondaires

La grande diversité des espèces est attribuée :La grande diversité des espèces est attribuée :

a) aux états très mélangés de valence des métaux,a) aux états très mélangés de valence des métaux,b) aux différentes possibilités des ligands à se b) aux différentes possibilités des ligands à se

concentrer autour des métaux,concentrer autour des métaux,c) aux différentes manières auxquelles les octaèdres c) aux différentes manières auxquelles les octaèdres peuvent condenser pour former des faisceaux, par peuvent condenser pour former des faisceaux, par exemple, avec la diminution de la température de exemple, avec la diminution de la température de cristallisation, c’est le degré de condensation cristallisation, c’est le degré de condensation

octaédrique qui également diminue.octaédrique qui également diminue.

Les conditions d’oxydation sont importantes dans la Les conditions d’oxydation sont importantes dans la formation de plusieurs composés de ces phases. On a formation de plusieurs composés de ces phases. On a généralement observé que le cation de (Fegénéralement observé que le cation de (Fe2+2+) s'est oxydé à ) s'est oxydé à (Fe(Fe3+3+) plus aisément et facilement que (Mn) plus aisément et facilement que (Mn2+2+) à (Mn) à (Mn3+3+) : ce ) : ce que plusieurs espèces l’indiquent par la présence de (Feque plusieurs espèces l’indiquent par la présence de (Fe3+3+) ) et (Mnet (Mn2+2+) dans le même cristal. ) dans le même cristal.

Un schéma classique deUn schéma classique deparagenèses des paragenèses des phosphatesphosphatespegmatitiques. pegmatitiques. La ligne rouge à environ La ligne rouge à environ 200°C indique la stabilité 200°C indique la stabilité des molécules d’eau à des molécules d’eau à s’attacher aux cations s’attacher aux cations des métaux en transition. des métaux en transition. Le grand nombre des Le grand nombre des espèces à droite de cette espèces à droite de cette ligne ou dans le rectangle ligne ou dans le rectangle vert est trèsvert est trèsremarquable. (Selon remarquable. (Selon Fisher, 1958 et modifié Fisher, 1958 et modifié par Moore, 1973)par Moore, 1973)

Structure et cristallochimie des Structure et cristallochimie des phosphates de pegmatitesphosphates de pegmatites

La structure des phosphates pegmatitiques est assez La structure des phosphates pegmatitiques est assez complexe. L’arrangement des polyèdres consiste à une complexe. L’arrangement des polyèdres consiste à une stéchiométrie de type stéchiométrie de type [M[Mnn(TO4)(TO4)nnΦΦnn]], où :, où :

MM =cations en coordination octaédrique ; =cations en coordination octaédrique ; TT =cations en coordination tétraédrique et =cations en coordination tétraédrique et ΦΦ =anion non spécifié. =anion non spécifié.

Les types de structure de phosphates se présentent en Les types de structure de phosphates se présentent en feuillets et en charpentesfeuillets et en charpentes

Structure en feuillets Structure en feuillets des phosphates : des phosphates : (a) [M(TO(a) [M(TO44))ΦΦ33] ; ] ;

(b) [M(b) [M22(TO(TO44))22ΦΦ55] ; ] ;

(c)-(f) [M(TO(c)-(f) [M(TO44))ΦΦ22] ; ] ;

(g) [M2(TO(g) [M2(TO44))22ΦΦ77] ; ] ;

(h) [M(TO(h) [M(TO44))ΦΦ]; ];

(i) [M(TO(i) [M(TO44))22ΦΦ22];];

(Selon Hawthorne, (Selon Hawthorne, 1998)1998)

Structure en charpentes des phosphates: (a)-(f), tous ont Structure en charpentes des phosphates: (a)-(f), tous ont stéchiométrie [M(TOstéchiométrie [M(TO44)Φ].)Φ]. (Selon Hawthorne, 1998)(Selon Hawthorne, 1998)

3. La pegmatite No.1 de 3. La pegmatite No.1 de PalermoPalermo

Les pegmatites granitiques au nord Les pegmatites granitiques au nord de New Englandde New England

La mine de PalermoLa mine de Palermo

La géologie et zonationLa géologie et zonation

La description minéralogiqueLa description minéralogique

Les pegmatites granitiques au nord de New EnglandLes pegmatites granitiques au nord de New England

Les pegmatites granitiques au nord de New Les pegmatites granitiques au nord de New EnglandEngland

Les pegmatites extraites en New England sont concentrées dans Les pegmatites extraites en New England sont concentrées dans les régions indiquées par le terme de la géologie économique les régions indiquées par le terme de la géologie économique "district" "district" (Cameron et autres, 1949).(Cameron et autres, 1949).

Černý (1982, 1991b)Černý (1982, 1991b) a préconisé un nouveau vocabulaire qui décrit a préconisé un nouveau vocabulaire qui décrit

des populations de pegmatites en termes petrogénétique. L'unité des populations de pegmatites en termes petrogénétique. L'unité fondamentale est fondamentale est le groupele groupe de pegmatites qui comporte plusieurs de pegmatites qui comporte plusieurs corps pegmatitiques ayant une relation spatiale et cogénétique corps pegmatitiques ayant une relation spatiale et cogénétique entre eux.entre eux.

Wise et Francis (1992)Wise et Francis (1992) avaient utilisé avaient utilisé les sériesles séries pour se référer à ces pour se référer à ces corps pegmatitiques mais qui n'ont pas été encore démontrées corps pegmatitiques mais qui n'ont pas été encore démontrées pour être cogénétique ou au moins n'ont pas été d'une manière pour être cogénétique ou au moins n'ont pas été d'une manière concluante associées aux intrusions granitiques bien spécifiées.concluante associées aux intrusions granitiques bien spécifiées.

Un Un champ de pegmatitechamp de pegmatite inclut un ou plusieurs groupes de inclut un ou plusieurs groupes de pegmatites (ou pegmatites (ou sériesséries) qui se sont consolidées dans un ) qui se sont consolidées dans un environnement géologique commun. Les groupes de pegmatites environnement géologique commun. Les groupes de pegmatites dans un champ pegmatitique ont le même type des sources dans un champ pegmatitique ont le même type des sources granitiques et approximativement les mêmes âges.granitiques et approximativement les mêmes âges.

Les Les champs pegmatitiqueschamps pegmatitiques (autrefois (autrefois districtsdistricts) en New England ) en New England forment une forment une subprovincesubprovince discrète dans la province de pegmatite discrète dans la province de pegmatite appalachienne appalachienne (Francis et al., 1993).(Francis et al., 1993).

La minéralogie de quelques pegmatites dans le champ pegmatitique de La minéralogie de quelques pegmatites dans le champ pegmatitique de Groton, New Hampshire. Noms des mines et l’énumération par Cameron Groton, New Hampshire. Noms des mines et l’énumération par Cameron et autres (1954) ; 1. Charles Davis (24), 2. Craylip (26), 3. Fletcher (25), 4. et autres (1954) ; 1. Charles Davis (24), 2. Craylip (26), 3. Fletcher (25), 4.

Hacket (20), 5. Nancy No.1 (23), 6. Nancy No.2 (24), Hacket (20), 5. Nancy No.1 (23), 6. Nancy No.2 (24), 7. Palermo No.1 (27),7. Palermo No.1 (27), 8. 8. Palermo No.2 (28), 9. Palermo No.3 (29), 10. Pike’s Ledge (31), 11. Rice Palermo No.2 (28), 9. Palermo No.3 (29), 10. Pike’s Ledge (31), 11. Rice

(30), 12. Union (19), 13. Valencia (21).(30), 12. Union (19), 13. Valencia (21).

XX = présent, = présent, AA = abondant, = abondant, CC = commun, = commun, UU = non commun, = non commun, RR = rare, = rare, ?? = incertain = incertain

La mine de PalermoLa mine de Palermo

North GrotonNorth Groton ● ●PalermoPalermo

La carte de New Hampshire. Palermo se situe à la partie La carte de New Hampshire. Palermo se situe à la partie centrale du payscentrale du pays

La géologie La géologie de la de la

pegmatite pegmatite No.1No.1

La zonationLa zonation

Séquence des assemblages minéralogiques depuis le mur au centre des pegmatites granitiques selon Cameron et al. (1949), comparée à la séquence générale de London (1996).

Séquence des assemblages minéralogiques depuis le mur au Séquence des assemblages minéralogiques depuis le mur au centre des pegmatites granitiques selon Norton (1983), comparée centre des pegmatites granitiques selon Norton (1983), comparée

à la séquence de Cameron à la séquence de Cameron et al.et al. (1949) (1949)

La zonation de la pegmatite No.1 La zonation de la pegmatite No.1 de Palermode Palermo

ZoneZone LargeurLargeur Taille des Taille des grainsgrains

LithologieLithologie CommentairesCommentaires

LimiteLimite

< 10 cm< 10 cmTrès finTrès fin

(<< 2 cm)(<< 2 cm)40-50%quartz 40-50%quartz 30-40%musc. 30-40%musc. 10-20% plagi. 10-20% plagi.

La biotite incorporée dans La biotite incorporée dans les roches muraleles roches murale

MurMur

< 70 cm < 70 cm MédiumMédium

(3-8 cm)(3-8 cm)50%plagioc. 50%plagioc. 35% quartz 35% quartz 15% muscov. 15% muscov.

Zone de micas (déjà Zone de micas (déjà extraits) riche en biotite en extraits) riche en biotite en schorlschorl

Première Première intermédiaireintermédiaire < 8 m< 8 m

Médium à Médium à grossiergrossier

(8-12 cm)(8-12 cm)

45% plagioc. 45% plagioc. 25% quartz 25% quartz 25% perthite 25% perthite 5% muscovite5% muscovite

La biotite et muscovite La biotite et muscovite (extraction actuelle)(extraction actuelle)

Seconde Seconde intermédiaireintermédiaire

< 12 m< 12 m Médium à Médium à grossiergrossier

35% quartz35% quartz

35% plagioc.35% plagioc.

30% perthite30% perthite

Chacun des trois Chacun des trois composants majeurs composants majeurs peuvent participer à 75%. peuvent participer à 75%. Cette zone a été extraite Cette zone a été extraite pour la perthite avant pour la perthite avant 1942. 1942.

La suite…La suite…

ZoneZone LargeurLargeur Taille des Taille des grainsgrains

LithologieLithologie CommentairesCommentaires

Troisième Troisième intermédiaintermédiaire (noyau ire (noyau marginal)marginal)

< 10 m< 10 m Fin à grossierFin à grossier30% plagioc. 30% plagioc. 25% quartz 25% quartz 25% perthite 25% perthite 25% muscov.25% muscov.

L'albite apparaît comme L'albite apparaît comme agrégat de la cleavelandite agrégat de la cleavelandite d’une dimension de 10 m x 5 d’une dimension de 10 m x 5 m au contact avec la muscovite m au contact avec la muscovite jaune à verdâtre. Le béryl jaune à verdâtre. Le béryl apparaît en grands cristaux le apparaît en grands cristaux le long du noyau. Les cristaux long du noyau. Les cristaux géants de triphylite sont géants de triphylite sont caractéristiques, tandis que caractéristiques, tandis que l'uraninite est présente dans l'uraninite est présente dans

les masses de muscovite. les masses de muscovite.

NoyauNoyau < 25 m< 25 mTrès grossierTrès grossier

(> 12 cm)(> 12 cm)60% quartz60% quartz

40% perthite40% perthite

Les cristaux subédriques de Les cristaux subédriques de perthite atteignent la perthite atteignent la dimension 3 m x 1 m. L’albite dimension 3 m x 1 m. L’albite se présente dans la perthite, se présente dans la perthite, en forme d’aguilles. Les veines en forme d’aguilles. Les veines hydrothermales contiennent hydrothermales contiennent cristaux de quartz et cristaux de quartz et phosphates.phosphates.

La description minéralogiqueLa description minéralogique

Nonante-huit minéraux ont été identifiés Nonante-huit minéraux ont été identifiés dans la pegmatite No.1 de Palermo,dans la pegmatite No.1 de Palermo,

Le minéral primaire le plus important du Le minéral primaire le plus important du

point de vue minéralogique est la triphylite. point de vue minéralogique est la triphylite. De grands cristaux atteignant plusieurs De grands cristaux atteignant plusieurs mètres dans la longueur sont trouvés autour mètres dans la longueur sont trouvés autour du bord externe du noyau ,du bord externe du noyau ,

Sulfures, oxydes, carbonates, silicates et Sulfures, oxydes, carbonates, silicates et

phosphates.phosphates.

Les sulfuresLes sulfuresLes minéraux de Les minéraux de sulfures sont peu sulfures sont peu abondants. Ils se abondants. Ils se forment avec la forment avec la triphylite, dans la zone triphylite, dans la zone du noyau marginal. La du noyau marginal. La pyrrhotite était pyrrhotite était abondante dans les abondante dans les veinules riches en veinules riches en triphylite, qui est triphylite, qui est présente en forme de présente en forme de cristaux géants. Toute cristaux géants. Toute la pyrite semble être la pyrite semble être secondaire. Les secondaire. Les sulfures identifiés: sulfures identifiés: l’arsénopyrite, la l’arsénopyrite, la bornite, la chalcopyrite, bornite, la chalcopyrite, la galène, la löllengite, la galène, la löllengite, la pyrite, le réalgar et la pyrite, le réalgar et la sphaléritela sphalérite. .

La triphylite massive avec de la pyrrhotite. La taille d'échantillon : 28 x 37 mm.

Localité: Palermo No. 1. Collection de Dionne.

Les oxydesLes oxydes

Les oxydes de Fe-Mn se Les oxydes de Fe-Mn se sont trouvés dans une sont trouvés dans une certaine quantité comme certaine quantité comme produits finals d’altération produits finals d’altération de la triphylite où les de la triphylite où les phosphates ont déjà été phosphates ont déjà été extraits auparavant. extraits auparavant. Quelques oxydes Quelques oxydes d’uranium et de columbite d’uranium et de columbite y se trouvent en quantité y se trouvent en quantité mineure, dans les zones mineure, dans les zones intermédiaires,intermédiaires,

Les oxydes identifiés: Les oxydes identifiés: la la béta-uranophane, la béta-uranophane, la birnessite, la columbite, la birnessite, la columbite, la goethite, l’hématite, goethite, l’hématite, l’hollandite, la magnétite, l’hollandite, la magnétite, la pyrolusite, la todorokite, la pyrolusite, la todorokite, l’uraninite et la l’uraninite et la vandendriesscheitevandendriesscheite..

Petits cristaux ronds de rockbridgeite sur la masse rougeâtre de hématite.

50x micro photo, la taille de vue 1.75 mm.Localité: Palermo No. 1. Collection de Dionne.

Les carbonatesLes carbonates La sidérite et la malachite La sidérite et la malachite

se présentent, se présentent, principalement dans les principalement dans les cosses de phosphates, au cosses de phosphates, au noyau de la pegmatite, en noyau de la pegmatite, en tant que minéraux tant que minéraux secondaires.secondaires.

La malachite est rare, alors La malachite est rare, alors

que la sidérite est très que la sidérite est très commune, dans certains commune, dans certains cas, remplaçant cas, remplaçant entièrement des cristaux entièrement des cristaux de triphylite. de triphylite.

Une concentration élevée Une concentration élevée de COde CO22, dans des phases , dans des phases hydrothermales tardives, hydrothermales tardives, est impliquée de est impliquée de l'abondance de sidérite, l'abondance de sidérite, qui représente le qui représente le carbonate principal de la carbonate principal de la pegmatite.pegmatite.

Cristal tabulaire de hagendorfite dans la sidérite.La taille de cristal 1.5 mm.

Localité: Palermo No. 1.Collection et photo: Jason B. Smith.

Les silicatesLes silicates

Les silicates composent un volume vaste de la pegmatite Les silicates composent un volume vaste de la pegmatite No.1 de Palermo:No.1 de Palermo:

L’almandin, le schorl, la biotite et l’oligoclase sont L’almandin, le schorl, la biotite et l’oligoclase sont confinés aux parties extérieures de la pegmatite,confinés aux parties extérieures de la pegmatite,

L'albite est trouvée dans toutes les zones L'albite est trouvée dans toutes les zones intermédiaires, et combinée avec le microcline, forme, intermédiaires, et combinée avec le microcline, forme, dans le noyau, les grands cristaux de perthite,dans le noyau, les grands cristaux de perthite,

Le zircon a été noté près de cosses de phosphates et Le zircon a été noté près de cosses de phosphates et près de minéraux secondaires d’uranium,près de minéraux secondaires d’uranium,

La bertrandite est consolidée comme altération du béryl, La bertrandite est consolidée comme altération du béryl,

tandis que l'uranophane se présente comme altération tandis que l'uranophane se présente comme altération de l’uraninite .de l’uraninite .

La bertrandite La bertrandite (cristal transparent) (cristal transparent) avec le quartz. 25x avec le quartz. 25x micro photo, la taille micro photo, la taille réelle de vue 3.5 réelle de vue 3.5 mm. Localité: mm. Localité: Palermo No. 1. Palermo No. 1. Collection de Dionne.Collection de Dionne.

Les phosphates de pegmatite Les phosphates de pegmatite No.1 de PalermoNo.1 de Palermo

Paragenèses des phosphatesParagenèses des phosphates Description minéralogique des Description minéralogique des

phosphatesphosphates Phosphates non Fe-Mn:Phosphates non Fe-Mn:

Phosphates d’Al,Phosphates d’Al, Phosphates de Ca,Phosphates de Ca, Phosphates de Be,Phosphates de Be, Phosphates de Zn etPhosphates de Zn et Phosphates d’U.Phosphates d’U.

Paragenèses des phosphatesParagenèses des phosphates

La température varie de 700°C-50°CLa température varie de 700°C-50°C Trois étapes successives:Trois étapes successives:

1.1. La cristallisation primaire,La cristallisation primaire,2.2. L’altération métasomatique,L’altération métasomatique,3.3. L’attaque hydrothermale et la L’attaque hydrothermale et la

remobilisation.remobilisation. Les processus de substitutions qui Les processus de substitutions qui

suivent ces trois phases ne représentent suivent ces trois phases ne représentent que des effets chimiques et d’oxydation. que des effets chimiques et d’oxydation.

La cristallisation primaireLa cristallisation primaire

Température: 700°C-600°CTempérature: 700°C-600°C

Localisation: dans le noyau pegmatitique, ce qui indique Localisation: dans le noyau pegmatitique, ce qui indique qu’ils ont été formés avant la consolidation de la partie qu’ils ont été formés avant la consolidation de la partie majeure du noyau,majeure du noyau,

Les minéraux cristallisés sont sans eau (la triphylite, la Les minéraux cristallisés sont sans eau (la triphylite, la graftonite, le sarcopside etc), bien que quelques uns graftonite, le sarcopside etc), bien que quelques uns contiennent le (OH)contiennent le (OH)--: l’augelite, la montébrasite, la wolfeite : l’augelite, la montébrasite, la wolfeite etc)etc)

La prédominance du fer sur manganèse dans la triphylite, La prédominance du fer sur manganèse dans la triphylite, Li(FeLi(Fe0,760,76MnMn0,190,19MgMg0,050,05)PO)PO44, indique une prédominance semblable , indique une prédominance semblable déjà existante dans le magma de pegmatite; (cette déjà existante dans le magma de pegmatite; (cette prédominance est observée dans la plupart des phosphates prédominance est observée dans la plupart des phosphates secondaires contenant les deux éléments).secondaires contenant les deux éléments).

L’altération métasomatiqueL’altération métasomatique

Température: 600°C-350°CTempérature: 600°C-350°C

L’appauvrissement de la L’appauvrissement de la triphylite en lithium et triphylite en lithium et l’enrichissement en sodium, l’enrichissement en sodium, calcium et aluminium,calcium et aluminium,

Les températures étaient Les températures étaient toujours trop hautes pour toujours trop hautes pour permettre l'incorporation de permettre l'incorporation de l'eau dans la structure de l'eau dans la structure de phosphates,phosphates,

Les minéraux typiques Les minéraux typiques métasomatiques se métasomatiques se présentent en forme des présentent en forme des masses granulaires montrant masses granulaires montrant peu ou pas de forme de cristal peu ou pas de forme de cristal (par exemple la scorzalite) (par exemple la scorzalite)

La scorzalite bleue massive.La taille des cristaux: 8 mm (selon largeur).Localité: Palermo No. 1. Collecté en 1987.

Photo Peter Cristofono.

L’attaque hydrothermale et la L’attaque hydrothermale et la rémobilisationrémobilisation

Température: 350°C-50°C,Température: 350°C-50°C,

Les solutions aqueuses dérivées du noyau attaquent les Les solutions aqueuses dérivées du noyau attaquent les phosphates primaires et métasomatiques, en remobilisant phosphates primaires et métasomatiques, en remobilisant leurs ions métalliques et ceux de phosphate,leurs ions métalliques et ceux de phosphate,

Ces ions métalliques ont été également transportés loin du Ces ions métalliques ont été également transportés loin du noyau de pegmatite, formant des cristaux dans des veines noyau de pegmatite, formant des cristaux dans des veines hydrothermales et incorporant parfois des ions hydrothermales et incorporant parfois des ions additionnels, tels que Beadditionnels, tels que Be2+2+(provenant du béryl (provenant du béryl omniprésent),omniprésent),

Les phosphates formés au-dessous de 250°C contiennent Les phosphates formés au-dessous de 250°C contiennent souvent de l'eau libre. La quantité de l’eau accroît avec la souvent de l'eau libre. La quantité de l’eau accroît avec la décroissance de température dans des phases tardives de décroissance de température dans des phases tardives de cristallisation,cristallisation,

Les cristaux apparaissent en micro dimensions. Les cristaux apparaissent en micro dimensions.

Etats d’oxydationEtats d’oxydation

Les états d’oxydation varient avec les Les états d’oxydation varient avec les conditions changeantes de température:conditions changeantes de température:

1.1. Oxydation partielle: tout le fer est Oxydation partielle: tout le fer est divalent;divalent;

2.2. Oxydation pleine: tout le fer est Oxydation pleine: tout le fer est trivalent;trivalent;

3.3. Oxydation extrême: tout le Oxydation extrême: tout le manganèse est trivalent.manganèse est trivalent.

Description minéralogique des Description minéralogique des phosphatesphosphates

La pegmatite No. 1 de Palermo a produit, jusqu’aujourd’hui, la La pegmatite No. 1 de Palermo a produit, jusqu’aujourd’hui, la plus grande variété d'espèces minérales de phosphate que plus grande variété d'espèces minérales de phosphate que n'importe quelle autre pegmatite dans le monde. On a pu vérifié n'importe quelle autre pegmatite dans le monde. On a pu vérifié un total de 69 minéraux de phosphates, parmi lesquels, onze un total de 69 minéraux de phosphates, parmi lesquels, onze nouvelles espèces, découvertes pour la première fois ici:nouvelles espèces, découvertes pour la première fois ici:

1.1. La bjarebyite:La bjarebyite: (Ba,Sr)(Mn,Fe,Mg) (Ba,Sr)(Mn,Fe,Mg)22AlAl22(PO(PO44))33(OH)(OH)22 2.2. La foggite: La foggite: CaAlPOCaAlPO44(OH)(OH)22 ● H ● H22OO3.3. La goedkenite: La goedkenite: (Sr,Ca)(Sr,Ca)22Al(POAl(PO44))22(OH)(OH)4.4. La palermoïte: La palermoïte: (Li,Na)(Li,Na)22(Sr,Ca)Al4(PO(Sr,Ca)Al4(PO44))44(OH)(OH)44 5.5. La samuelsonite: La samuelsonite: (Ca,Ba)(Ca,Ba)99(Mn,Fe)(Mn,Fe)44AlAl22(PO(PO44))1010(OH)(OH)22 6.6. La schoonerite: La schoonerite: ZnMnFeZnMnFe33(PO(PO44))33(OH)(OH)22 ● 9H ● 9H22OO7.7. La whitlockite: La whitlockite: CaCa1818(Mg,Fe)(Mg,Fe)22(H(H22,Ca)(PO,Ca)(PO44))1414 8.8. La whitmoreite: La whitmoreite: (Fe,Mn)Fe(Fe,Mn)Fe22(PO(PO44))22(OH)(OH)22 ● 4H ● 4H22OO9.9. La wolfeite: La wolfeite: (Fe,Mn)(Fe,Mn)22POPO44(OH)(OH)10.10.La xanthoxénite: La xanthoxénite: CaCa44FeFe22(PO(PO44))44(OH)(OH)22 ● 3H ● 3H22OO

Minéraux de Minéraux de phosphates de la phosphates de la pegmatite No. 1 de pegmatite No. 1 de Palermo (sans Palermo (sans fluoroapatite et fluoroapatite et phosphates phosphates uranifères), selon uranifères), selon Segeler Segeler et alet al.(1981)..(1981).

Légende :Légende : ** minéraux pour la minéraux pour la première fois première fois découverts dans découverts dans cette pegmatite ;cette pegmatite ;PP = primaire, = primaire, MM = métasomatique, = métasomatique, HH = hydrothermale, = hydrothermale, C C = commun, = commun, UU = non commun, = non commun, RR = rare. = rare.

Oxydation :Oxydation : ■ ■ = Fe= Fe2+2+, , ■■ ■■ = Fe= Fe2+2+//3+3+, , ■■■ ■■■ = Fe= Fe3+3+ (Mn (Mn2+2+), ), ■■■■ ■■■■ = Mn= Mn2+2+//3+3+, , ■■■■■ ■■■■■ = Mn= Mn3+3+..

Les principaux assemblages minéralogiques de Les principaux assemblages minéralogiques de phosphates non Fe-Mn sont : phosphates non Fe-Mn sont :

Aluminium:Aluminium: la bjarebyite, la brazilianite, la la bjarebyite, la brazilianite, la childrenite/eosphorite, la gatumbaite, la goedkénite, la childrenite/eosphorite, la gatumbaite, la goedkénite, la gordonite, la goyazite, la foggite, la montebrasite, la gordonite, la goyazite, la foggite, la montebrasite, la palermoïte, la paravauxite, la samuelsonite, lapalermoïte, la paravauxite, la samuelsonite, la scorzalite, scorzalite, la wardite;la wardite;

Calcium:Calcium: la carbonate-hydroxyle apatite, la fluorapatite, la carbonate-hydroxyle apatite, la fluorapatite,

la whitlockite;la whitlockite;

Béryllium:Béryllium: l’hydroxyle-herdérite, la moraésite, la l’hydroxyle-herdérite, la moraésite, la roschérite;roschérite;

Zinc:Zinc: la phosphophyllite, l’hopeite ; la phosphophyllite, l’hopeite ;

Urane:Urane: l’autunite/meta-autunite, la l’autunite/meta-autunite, la torbernite/metatorbernite ;torbernite/metatorbernite ;

Phosphates d’aluminiumPhosphates d’aluminium

La FOGGITELa FOGGITE CaAl(POCaAl(PO44)(OH))(OH)22●H●H22OO

Hydrothermale/Hydrothermale/orthorhombiqueorthorhombique

La structure de la La structure de la foggite à l’axe a foggite à l’axe a accompagnée avec accompagnée avec le diagramme de le diagramme de symétrie. Seuls symétrie. Seuls les polyèdres les polyèdres (-1/2<x<1/2) (-1/2<x<1/2) sont montrés.sont montrés.

La fLa foggite selon axe c. Le diagramme des polyèdres ne montre que la oggite selon axe c. Le diagramme des polyèdres ne montre que la moitié de la maille le long b. Les molécules d’eau désordonnées, OW (1) moitié de la maille le long b. Les molécules d’eau désordonnées, OW (1) et OW (2) se localise dans les canaux spacieux. Les liaisons Ca(1) — O et OW (2) se localise dans les canaux spacieux. Les liaisons Ca(1) — O et Ca(2)— O sont montrées aussi. Selon Moore, Kampf et Araki (1975)et Ca(2)— O sont montrées aussi. Selon Moore, Kampf et Araki (1975)

La foggite, nouveau phosphate de Palermo, en ronds agrégats cristallins.

La taille de vue 2.2 mm.

Petits cristaux de goedkenite sur les terminaisons des prismes de palermoite. 60x micro photo, taille de vue 1.5 mm.

Les cristaux de série childrenite-eosphorite.50x micro photo, la taille de vue 1.75 mm.

Localité: Palermo No. 1. Collection de Dionne.

Des rosettes en forme sphérique composéesde blancs cristaux minces et plats de goyazite.

50x micro photo, la taille de vue 1.75 mm.

Phosphates de calcium Phosphates de calcium La Samuelsonite La Samuelsonite

(Ca,Ba)Ca(Ca,Ba)Ca88(Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+44AlAl22[PO[PO44]]1010(OH)(OH)22

Hydrothermale/monocliniqueHydrothermale/monocliniqueParamètres de la maille: Paramètres de la maille: a=18,495(6) Å, a=18,495(6) Å, b=6,805(4) Å,b=6,805(4) Å, c=14,000(8) Å, c=14,000(8) Å, β=112°75’, β=112°75’, groupe spatial C2/m, Z=2, groupe spatial C2/m, Z=2,

ρ=3,355 g cm3.ρ=3,355 g cm3.

Deux cristaux de samuelsonitemontrant les formes : c{001}, a{100}, d{101}, f{-101}, j{-201}, e{012}, t{-211}, et r{-112}. A, projection plane ; B, projection clinographique

Un cristal de Un cristal de samuelsonite samuelsonite provenant de la provenant de la pegmatite No.1 de pegmatite No.1 de Palermo, où ce Palermo, où ce phosphate a été phosphate a été découvert pour la découvert pour la première fois. première fois. La taille de cristal, La taille de cristal, selon largeur: selon largeur: 2.2 mm. Photo et 2.2 mm. Photo et collection Thomas collection Thomas Witzke.Witzke.

La structure de La structure de samuelsonite selon samuelsonite selon l’axe b, montre une l’axe b, montre une analogie avec la analogie avec la structure d’apatite. structure d’apatite. Les polyèdres Les polyèdres M(1)–O et Al–O sont M(1)–O et Al–O sont ombrés. Les liaisons ombrés. Les liaisons X(1)–O, X(2)–O, X(1)–O, X(2)–O, M(2)–O, Ca(1)–O, et M(2)–O, Ca(1)–O, et Ca(2)–O sont Ca(2)–O sont montrées avec des montrées avec des lignes minces, celles lignes minces, celles P–O lignes grasses et P–O lignes grasses et les liaisons Ca(3)–O, les liaisons Ca(3)–O, lignes très grasses.lignes très grasses.

Une structure hypothétique de type Une structure hypothétique de type XX2+2+

88AlAl66[Ca[Ca44(PO(PO44))1212] (OH)] (OH)66, analogue avec la structure de , analogue avec la structure de samuelsonite, montrant les liaisons Ca–O, celles adjacentes samuelsonite, montrant les liaisons Ca–O, celles adjacentes P–O ainsi que les polyèdres Al–O. La maille élémentaire est P–O ainsi que les polyèdres Al–O. La maille élémentaire est

basée sur le groupe spatial P6basée sur le groupe spatial P633/m./m.

La whitlockiteLa whitlockiteCaCa99(Mg,Fe)(Mg,Fe)2+2+ H(PO H(PO44))77

Hydrothermale/trigonaleHydrothermale/trigonale

Cristal tabulaire de Cristal tabulaire de whitlockite, transparent whitlockite, transparent et vitreux. Ce minéral de et vitreux. Ce minéral de phosphate, trouvé à phosphate, trouvé à Palermo, a, pour la Palermo, a, pour la première fois, été décrit première fois, été décrit par Frondel (1949). 60x par Frondel (1949). 60x micro photo, la taille de micro photo, la taille de vue 1.5 mm. Localité: vue 1.5 mm. Localité: Palermo No. 1. Palermo No. 1. Collection de Dionne.Collection de Dionne.

Phosphates de Fe-MnPhosphates de Fe-Mn

GénéralitésGénéralités

La cristallochimie et l’arrangement La cristallochimie et l’arrangement polyédriquepolyédrique

Le pléochroïsme et la couleur Le pléochroïsme et la couleur

Description minéralogiqueDescription minéralogique

GénéralitésGénéralités

Les minéraux de phosphates cristallisent dans le noyau Les minéraux de phosphates cristallisent dans le noyau pegmatitique ou autour de ce noyau,pegmatitique ou autour de ce noyau,

Les phosphates provenant du noyau marginal de la pegmatite Les phosphates provenant du noyau marginal de la pegmatite

montrent une gamme riche d’altérations comme résultat d'attaque montrent une gamme riche d’altérations comme résultat d'attaque hydrothermale rétrograde due par les solutions aqueuses, formées hydrothermale rétrograde due par les solutions aqueuses, formées pendant l'évolution de la pegmatite.pendant l'évolution de la pegmatite.

Ces zones se caractérisent par la présence énorme de la triphylite, Ces zones se caractérisent par la présence énorme de la triphylite, plutôt pure, avec des quantités variables de sulfures (la pyrite, la plutôt pure, avec des quantités variables de sulfures (la pyrite, la pyrrhotite, la sphalérite et occasionnellement la galène), ainsi que pyrrhotite, la sphalérite et occasionnellement la galène), ainsi que des masses intensivement oxydées et poreuses (Cameron, 1954; des masses intensivement oxydées et poreuses (Cameron, 1954; Segeler Segeler et al.et al., 1981; Kampf, 1982),, 1981; Kampf, 1982),

Les zones riches en triphylite, se remplacent successivement par Les zones riches en triphylite, se remplacent successivement par

de nouvelles associations, telles que triphylite-ludlamite-vivianite, de nouvelles associations, telles que triphylite-ludlamite-vivianite, triphylite-sidérite, triphylite-hydroxylapatite et whitlockite, etc...triphylite-sidérite, triphylite-hydroxylapatite et whitlockite, etc...

Ces nouvelles phases altérées, seront fréquemment, elles mêmes Ces nouvelles phases altérées, seront fréquemment, elles mêmes aussi, remplacées par d’autres assemblages oxydés, comme aussi, remplacées par d’autres assemblages oxydés, comme résultat d’attaque des fluides pegmatitiques (Nizamoff résultat d’attaque des fluides pegmatitiques (Nizamoff et al.et al., , 2002). 2002).

Phosphates de Fe (ferreux-ferrique) et Phosphates de Fe (ferreux-ferrique) et Mn (di-trivalent)Mn (di-trivalent)

FerreuxFerreux

arrojadite arrojadite KNaKNa55 (Fe (Fe2+2+,Mn,Mn2+2+,Mg,Ca),Mg,Ca)1414Al[POAl[PO44]]1212 (OH) (OH)

hureaulitehureaulite (Mn,Fe)(Mn,Fe)2+2+55 [PO [PO44] [PO] [PO33(OH)](OH)]22 ● 4H ● 4H22OO

ludlamite ludlamite FeFe2+2+33 [PO [PO44]]22 ● 4H ● 4H22OO

messelite/fairfielditemesselite/fairfieldite CaCa22(Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+ [PO [PO44]]22 ● 2H ● 2H22OO

(meta)vivianite (meta)vivianite (Fe(Fe2+2+33[PO[PO44] ● 8H] ● 8H22O); FeO); Fe2+2+

33 [PO [PO44]]22●8H●8H22OO

phosphoferrite phosphoferrite (Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+33 [PO [PO44]]22 ● 3H ● 3H22OO

sarcopside/graftonitesarcopside/graftonite (Fe,Mg)(Fe,Mg)2+2+33 [PO [PO44]]22

triphylitetriphylite Li(Fe,Mn)Li(Fe,Mn)2+2+ [PO [PO44]]

wolfeite wolfeite (Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+22 [PO [PO44] (OH)] (OH)

FerriqueFerrique

bermanitebermanite MnMn2+2+(Mn,Fe)(Mn,Fe)3+3+22[PO[PO44]]22(OH)(OH)22 ● 4H ● 4H22OO

cacoxenitecacoxenite FeFe3+3+99[PO[PO44]]44(OH)(OH)1515 ● 18H ● 18H22OO

ferrisicklerite/hétérositeferrisicklerite/hétérosite Li1-x(Fe,Mn)[POLi1-x(Fe,Mn)[PO44]]hagendorfitehagendorfite (Na,Mn,Ca)(Na,Mn,Ca)22(Mn,Fe)(Mn,Fe)2+2+(Fe(Fe2+2+,Mg,Fe,Mg,Fe3+3+))22[PO[PO44]]33

jahnsitejahnsite CaMnCaMn2+2+(Fe,Mg)(Fe,Mg)2+2+22FeFe3+3+

22[PO[PO44]]44(OH)(OH)22●8H●8H22OOkryzhanovskitekryzhanovskite (Fe,Mn)(Fe,Mn)3+3+

33[PO[PO44]]22(OH,H(OH,H22O)O)33

leucophosphiteleucophosphite KFeKFe3+3+22[PO[PO44]]22(OH) ● 2H(OH) ● 2H22OO

mitridatitemitridatite CaCa22FeFe3+3+33[PO[PO44]]33OO22 ● 3H ● 3H22OO

phosphosidéritephosphosidérite FeFe3+3+[PO[PO44] ● 2H] ● 2H22OO(pseudo)laueite(pseudo)laueite MnMn2+2+FeFe3+3+

22[PO[PO44]]22(OH)(OH)22 ● 8H ● 8H22OOstewartitestewartite MnMn2+2+FeFe3+3+

22[PO[PO44]]22(OH)(OH)22 ● 8H ● 8H22OOstrengitestrengite FeFe3+3+[PO[PO44] ● 2H] ● 2H22OOtavoritetavorite LiFeLiFe3+3+ [PO [PO44](OH)](OH)xanthoxenitexanthoxenite CaCa44FeFe3+3+

22[PO[PO44]]44(OH)(OH)22 ● 3H ● 3H22OO

Ferreux-FerriqueFerreux-Ferrique

barbosalitebarbosalite (Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+FeFe3+3+22[PO[PO44]]22(OH)(OH)22

berauniteberaunite FeFe2+2+FeFe3+3+55[PO[PO44]]44(OH)(OH)55 ● 6H ● 6H22OO

dufrenitedufrenite CaFeCaFe2+2+FeFe3+3+1010 [PO [PO44](OH)](OH)1212 ● 4H ● 4H22OO

rockbridgeiterockbridgeite (Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+FeFe3+3+44[PO[PO44]]33(OH)(OH)55

schooneriteschoonerite ZnMnZnMn2+2+FeFe2+2+22 Fe Fe3+3+[PO[PO44]]33(OH)(OH)22 ● 9H ● 9H22OO

strunzitestrunzite (Mn,Fe)(Mn,Fe)2+2+FeFe3+3+22[PO[PO44]]22(OH)(OH)22 ● 8H ● 8H22OO

whitmoreitewhitmoreite (Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+FeFe3+3+22[PO[PO44]]22(OH)(OH)22 ● 4H ● 4H22OO

La cristallochimie et La cristallochimie et l’arrangement polyédriquel’arrangement polyédrique

Le bouquet-h (h-cluster) et son voisinage polyédrique dans une structure type Le bouquet-h (h-cluster) et son voisinage polyédrique dans une structure type des phosphates de Fe-Mn. Le tétraèdre [PO4]3-, montré comme arrête P–O, des phosphates de Fe-Mn. Le tétraèdre [PO4]3-, montré comme arrête P–O,

partage ces sommets avec les bouquets qui se trouvent au dessus et au partage ces sommets avec les bouquets qui se trouvent au dessus et au dessous. Les axes normaux au plan de diagramme, l’axe 5,1 Å et l’axe 13,8 Å, dessous. Les axes normaux au plan de diagramme, l’axe 5,1 Å et l’axe 13,8 Å, restent invariables dans ce type de structure, tandis que l’axe en direction des restent invariables dans ce type de structure, tandis que l’axe en direction des

arrêtes est variablearrêtes est variable

Le pléochroïsme et la couleurLe pléochroïsme et la couleur Un dispositif remarquable des phosphates de Fe-Mn en général, est la Un dispositif remarquable des phosphates de Fe-Mn en général, est la

dépendance de couleur de l’état de valence du fer (Moore, 1970). Les dépendance de couleur de l’état de valence du fer (Moore, 1970). Les composés ferreux pâles, sont colorés en vert et rose et ils sont faiblement composés ferreux pâles, sont colorés en vert et rose et ils sont faiblement pléochroïques. Les composés ferriques sont différemment colorés : jaunes, pléochroïques. Les composés ferriques sont différemment colorés : jaunes, bruns, rouges et roses et aussi faiblement pléochroïques. Cependant, les bruns, rouges et roses et aussi faiblement pléochroïques. Cependant, les composés impliquant le fer ferreux et ferrique à la fois, sont extrêmement composés impliquant le fer ferreux et ferrique à la fois, sont extrêmement pléochroïques et sombres : en couleur noir verdâtre pléochroïques et sombres : en couleur noir verdâtre

Les pôles ferriques oxydés des phosphates ferreux-ferriques sont surtout Les pôles ferriques oxydés des phosphates ferreux-ferriques sont surtout oranges, jaunes ou bruns et faiblement pléochroïques. Il est bien connu oranges, jaunes ou bruns et faiblement pléochroïques. Il est bien connu que les états mélangés de valence d’un atome particulier dans le même que les états mélangés de valence d’un atome particulier dans le même cristal, contribuent souvent aux couleurs foncées. Dans les phosphates de cristal, contribuent souvent aux couleurs foncées. Dans les phosphates de fer, où le rapport Fe3+/Fe2+ est beaucoup plus haut de 0,05, les cristaux fer, où le rapport Fe3+/Fe2+ est beaucoup plus haut de 0,05, les cristaux peuvent être de fortement absorbants à presque opaques (Moore, 1970; peuvent être de fortement absorbants à presque opaques (Moore, 1970; Keller & von Knorring, 1989) Keller & von Knorring, 1989)

le rapport entre les couleurs pléochroïques, les positions axiales et le rapport entre les couleurs pléochroïques, les positions axiales et l'orientation du bouquet-h, pour la dufrenite, la beraunite et la l'orientation du bouquet-h, pour la dufrenite, la beraunite et la rockbridgeite. Cette figure montre que dans la dufrenite et la beraunite, la rockbridgeite. Cette figure montre que dans la dufrenite et la beraunite, la direction de vibration de la couleur vert foncé est orientée environ de 40° direction de vibration de la couleur vert foncé est orientée environ de 40° à 45° déclinée de l'axe du bouquet-h. Dans la rockbridgeite, où les plans à 45° déclinée de l'axe du bouquet-h. Dans la rockbridgeite, où les plans miroirs rapportent deux axes non parallèles de bouquet-h, les directions de miroirs rapportent deux axes non parallèles de bouquet-h, les directions de vibration coplanaires à ces axes varient de vert bleuâtre à vert foncé vibration coplanaires à ces axes varient de vert bleuâtre à vert foncé bleuâtre. bleuâtre.

Les gnomo-grammes Les gnomo-grammes montrant la relation entre montrant la relation entre les plans de clivage, les les plans de clivage, les axes des cristaux, le axes des cristaux, le bouquet-h et l’absorption bouquet-h et l’absorption maximale pour trois maximale pour trois minéraux de phosphates minéraux de phosphates Fe-Mn :Fe-Mn :

berauniteberauniteFeFe2+2+FeFe3+3+

55[PO[PO44]]44(OH)(OH)55●6H●6H22OO

dufrenitedufreniteCaFeCaFe2+2+FeFe3+3+

1010[PO[PO44](OH)](OH)1212●4H●4H22OO

rockbridgeiterockbridgeite(Fe,Mn)(Fe,Mn)2+2+FeFe3+3+

44[PO[PO44]]33(OH)(OH)55