Le phosphore minéral

phosphore
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 Les concentrations en phosphore dans les sols s’échelonnent de 100mgkg-1 P, pour les sols sableux du Sahel, à 3000 mgkg-1 P dans les cas extrêmes (Bonneau et al., 1994). Le phosphore du cycle géochimique naturel provient de l’altération des roches (Larsen, 1967). Il est présent en quantité variable dans les minéraux silicatés et, surtout, il entre dans la composition de près de 200 minéraux phosphatés.

 Tableau 3 :Abondance du phosphore dans les principaux silicates, selon Koritnig (1965).

Silicates

 

Concentration / ppm P
Moyenne Intervalle de variation
Feldspaths 131 5 à 1 000
Amphiboles 77 24 à    180
Pyroxènes 81 18 à    630
Olivines 223 48 à    517
Micas 86 48 à   332
Grenats 185 41 à   560
Quartz 9 0,005 à     42
Calcédoine 32 23 à     47
Opale 62 31 à  173

Koritnig (1965) a calculé la teneur moyenne des silicates les plus courants à partir de 140 échantillons. Ses résultats sont repris dans le tableau 3.

Dans des plagioclases et des feldspaths alcalins, des concentrations d’environ 1000 ppm ont été observées (Ribbe et al., 1966). De même, Probert (1983) rapporte des concentrations de l’ordre de 500ppm pour des feldspaths potassiques de limons d’Adélaide. Bennett et al. (1998) ont montré que des feldspaths riches en phosphore étaient fortement colonisés par des populations bactériennes, en milieu carencé en phosphore.

Le principal minéral phosphaté des sols est l’apatite 3Ca3(PO4)6.CaX2, où X représente OH, F ou Cl . La fluoroapatite est la forme la mieux représentée dans les roches ignées et métamorphiques. Occasionnellement, Na et Mg peuvent se substituer à Ca. De même la substitution de certains groupements phosphates par des carbonates CO32- conduit à de nombreuses apatites carbonatées. Dans un environnement calcaire, l’apatite est un minéral très stable et se présente souvent dans la taille des sables, ce qui la rend aisément reconnaissable (Frossard et al., 1995). Dans ce type de sol, l’apatite est à ce point prépondérante . En effet, c’est un minéral facile à synthétiser à basse température, en milieu alcalin. Dans les sols plus acides, l’apatite est fréquemment présente sous forme d’inclusions minérales (Norrish et al., 1983).

Dans les sols non carbonatés, à faible teneur en calcaire, de nombreux auteurs mettent en évidence une forte corrélation entre les teneurs en fer ou en aluminium et les teneurs en phosphore. Cette relation peut traduire l’adsorption du phosphore sur des phases minérales plus ou moins bien cristallisées du fer et de l’aluminium. Cependant, l’existence de minéraux de phosphates de fer, d’aluminium ou de manganèse est mise en évidence dans de nombreux sols. Ainsi, Van Riemsdijk et al. (1975) illustrent les conditions de formation de la sterretite (Al(OH)2)2HPO4H2PO4. De même Jonasson et al. (1988) évoquent la formation de tinticite Fe6(PO4)4(OH)6.7H2O et Martin et al (1988) le griphite Fe3Mn2(PO4)2.5H2O. Enfin, Lindsay et al. (1989) proposent un modèle de formation de la strengite FePO4.2H2O et de la variscite AlPO4.2H2O. Ces différents auteurs considèrent généralement que ces phases minérales sont néoformées dans les sols. Le phosphore libéré dans le sol par les minéraux primaires, sous forme de phosphates solubles, réagirait initialement avec les oxy(-hydro)xydes de fer ou d’aluminium. Ensuite, la diffusion des phosphates au sein du réseau cristallin conduit à des composés cryptocristallins Fe-P ou Al-P, précurseurs des minéraux cités. Notons que certains auteurs ont mis en doute la possibilité de formation spontanée de strengite ou de variscite (Ryden et al., 1980; Norrish et al., 1983).

Norrish (1968) est le premier à avoir identifié des minéraux du groupe des plumbogummites (ou groupe de la crandallite) et à démontrer qu’ils étaient des minéraux secondaires. Ces minéraux ont ensuite été identifiés dans de nombreux sols. Ils sont généralement associés aux gisements de phosphorites, en Afrique et au Brésil.

Le tableau 4 indique la formule des composants courants des plumbogummites.

Tableau 4 : Minéraux de la famille des plumbogummites, d’après Norrish (1968).

Minéral Formule
Crandallite CaAl3(PO4)3(OH)5H2O
Goyazite SrAl3(PO4)2(OH)5H2O
Gorceixite BaAl3(PO4)2(OH)5H2O
Florencite CeAl3(PO4)2(OH)6
Plumogummite PbAl3(PO4)2(OH)5H2O
Hindsdalite (Pb,Sr)Al3(PO4)(SO4)(OH)6
Svanbergite SrAl3(PO4)( SO4)(OH)6
Wouhouseite CaAl3(PO4)(SO4)(OH)6
Alunite KAl3(PO4)2(OH)6
Jarosite KFe3(PO4)2(OH)6
Carphosiderite (H3O) KFe3(SO4)2(OH)6

Par ailleurs, le phosphate semble contrôler la solubilité de certains métaux lourds. Il forme différentes classes de composés avec le zinc, le cuivre et notamment le plomb. Cette propriété est utilisée pour remédier à la pollution des sols au plomb, car les phosphates de plomb qui se forment rendent le plomb inaccessible aux plantes (Sauvé et al., 1997). Il s’associe aussi avec l’uranium sous forme d’uranyle-phosphates. Ces minéraux se forment rarement dans les sols naturels.

Source:

ZEMOURA ABD EL KADER .2005 . étude comparative de quelques méthodes de dosage du phosphore assimilable des sols calcaires en région semi aride w de Batna.

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