Variabilité minéralogique et géochimique des gisements de phosphorite de la Formation de Duwi, désert occidental, Égypte : éléments d’interprétation sur le paléoenvironnement et les conditions physico-chimiques

Pourquoi les roches du désert comptent pour la vie quotidienne

Sur une vaste bande allant du Maroc jusqu’au Moyen‑Orient, des couches de roches riches en phosphate cachées sous les déserts et les plaines côtières soutiennent discrètement la vie moderne. Ces roches sont la matière première de la plupart des engrais mondiaux et contiennent aussi des métaux prisés pour l’électronique et les technologies de l’énergie propre. Cette étude se concentre sur les horizons de phosphorite du désert occidental égyptien, à Abu Tartur, afin de comprendre comment ils se sont formés, de quoi ils sont constitués et quel potentiel ils présentent comme source future d’éléments stratégiques.

Un plateau désertique à l’histoire cachée

Les chercheurs ont examiné des lits de phosphorite au sein de la Formation de Duwi, un empilement de roches du Crétacé supérieur qui enregistre l’avancée d’une mer ancienne sur l’actuel territoire égyptien. À Abu Tartur, la Formation de Duwi se divise en trois membres : une unité phosphoritique inférieure, une unité argileuse médiane et une unité phosphoritique supérieure. L’équipe a prélevé dix‑sept échantillons le long d’un tronçon de trois kilomètres et en a analysé onze en détail. À l’aide de microscopes, de techniques par rayons X et de spectrométrie de masse, ils ont identifié à la fois les minéraux présents et les faibles teneurs en métaux qu’ils renferment. Cela leur a permis de relier les observations en main courante et en lames minces à l’histoire plus large du bassin.

Ce que les grains révèlent sur une mer ancienne

Au microscope, la phosphorite est constituée principalement d’apatite, accompagnée d’os de poissons et de dents de requin, éléments qui témoignent d’un écosystème marin autrefois prospère. De nombreux grains sont anguleux et peu arrondis, ce qui suggère qu’ils n’ont pas été transportés sur de longues distances avant d’être enfouis. Entre ces grains, un ciment de dolomite, calcite, gypse et oxydes de fer comble les vides, enregistrant des variations de la chimie de l’eau et de l’évaporation. Les mesures chimiques montrent que ces roches sont riches en oxyde de calcium et en phosphore, avec des quantités notables de matière d’origine sableuse et argileuse comme la silice et les oxydes d’aluminium. Ce mélange indique que les dépôts ne sont pas de pures précipitations chimiques de l’eau de mer, mais plutôt des combinaisons de matière phosphatée et de détritus lessivés depuis les terres.

Indices fournis par les éléments invisibles

Les preuves les plus révélatrices proviennent des éléments traces et des terres rares, une famille de métaux particulièrement sensible aux conditions environnementales. Les phosphorites d’Abu Tartur présentent des totaux remarquablement élevés d’éléments des terres rares plus l’yttrium — en moyenne autour de 969 parties par million — bien supérieurs à beaucoup d’autres gisements comparables. Leurs distributions montrent un enrichissement en terres rares moyennes par rapport aux légères ou aux lourdes, avec seulement une faible anomalie négative en cérium et une petite anomalie positive en europium. En milieu marin ouvert et bien oxygéné, les terres rares suivent habituellement un autre schéma avec un déficit marqué en cérium. Le profil inhabituel observé ici, ainsi que des rapports relativement faibles yttrium/holmium et des ratios uranium/thorium modérés, indiquent une forte contribution de particules d’origine continentale et un recouvrement chimique après la mise en place initiale des sédiments.

Couches réployées et mers changeantes

En combinant textures minérales, éléments majeurs et signatures des terres rares, les auteurs estiment que ces phosphorites ne se sont pas formées in situ uniquement par précipitation à partir de l’eau de mer. Au contraire, des dépôts phosphatés plus anciens situés au large ont été remaniés et remobilisés lors des variations du niveau marin durant l’intervalle Campanien–Maastrichtien, il y a environ 80–66 millions d’années. À mesure que le niveau de la mer montait et baissait, les couches phosphatées antérieures ont été érodées, leurs grains mélangés à des argiles et des sables, puis concentrés à nouveau dans de nouveaux lits. La chimie des éléments sensibles aux conditions redox tels que le vanadium, le nickel et le chrome, ainsi que des rapports spécifiques d’éléments des terres rares, suggère que ces nouveaux lits se sont accumulés sous une combinaison d’eaux de fond appauvries en oxygène et d’eaux plus oxygénées dans un milieu marin salin, avec une sédimentation relativement lente permettant l’enrichissement des terres rares dans l’apatite.

Du fond marin ancien à la ressource moderne

Au‑delà de la reconstitution d’un environnement ancien, l’étude met en lumière le potentiel économique des phosphorites d’Abu Tartur. La plupart des échantillons répondent aux critères d’un minerai de phosphate à haute teneur, adapté à la production d’engrais, et ils sont exceptionnellement enrichis en terres rares, en particulier les légères comme le lanthane et le néodyme, ainsi qu’en yttrium. Ces éléments pourraient potentiellement être récupérés comme coproduits dans des usines d’acide phosphorique existantes, transformant la roche phosphatée en une source double d’éléments nutritifs et de métaux pour la haute technologie. En termes simples, les auteurs concluent que des roches désertiques déposées dans une mer crétacée agitée offrent aujourd’hui à l’Égypte non seulement une ressource sûre d’engrais, mais aussi une position intéressante dans l’approvisionnement mondial en éléments des terres rares.

Citation: Saleh, G.M., Azer, M.K., Saadawi, D.A. et al. Mineral and geochemical variability of the phosphorite deposits in the Duwi Formation, Western Desert, Egypt: Insights into paleoenvironment and physicochemical conditions. Sci Rep 16, 13910 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46266-7

Mots-clés: phosphorite, éléments de terres rares, Abu Tartur, Formation de Duwi, paléoenvironnement