Variabilità minerale e geochimica dei depositi fosforitici della Formazione di Duwi, Deserto Occidentale, Egitto: indicazioni sul paleoambiente e sulle condizioni fisico-chimiche

Perché le rocce nel deserto contano nella vita quotidiana

lungo un ampio corridoio dal Marocco al Medio Oriente, strati di rocce ricche di fosfato nascosti sotto deserti e pianure costiere sostengono discretamente la vita moderna. Queste rocce sono la materia prima della maggior parte dei fertilizzanti del mondo e contengono metalli preziosi impiegati in elettronica e nelle tecnologie per l’energia pulita. Questo studio si concentra sugli strati di fosforite nel Deserto Occidentale dell’Egitto, ad Abu Tartur, per comprendere come si sono formati, di cosa sono composti e quanto siano promettenti come futura fonte di elementi strategici.

Un altopiano desertico con una storia nascosta

I ricercatori hanno esaminato i letti di fosforite all’interno della Formazione di Duwi, una successione di rocce del tardo Cretaceo che registra l’avanzata di un antico mare su quella che oggi è l’Egitto. Ad Abu Tartur, la Formazione di Duwi è suddivisa in tre membri: un’unità fosforitica inferiore, un’unità argillosa centrale e un’unità fosforitica superiore. Il team ha raccolto diciassette campioni lungo un tratto di tre chilometri e ne ha analizzati in dettaglio undici. Utilizzando microscopi, tecniche a raggi X e spettrometria di massa, hanno identificato sia i minerali presenti sia le piccole quantità di metalli racchiuse in essi. Ciò ha permesso di collegare le osservazioni su campioni a mano e sezioni sottili alla storia più ampia del bacino.

Cosa rivelano i granuli su un mare antico

Al microscopio, la fosforite è composta principalmente dal minerale apatite, insieme a ossa di pesce e denti di squalo, tutti indizi di un tempo in cui l’ecosistema marino era fiorente. Molti grani sono angolosi e solo leggermente arrotondati, suggerendo che non furono trasportati a grande distanza prima di essere sepolti. Tra questi grani, un cemento di dolomite, calcite, gesso e ossidi di ferro riempie gli spazi, registrando variazioni nella chimica dell’acqua e nell’evaporazione. Le misure chimiche mostrano che queste rocce sono ricche di ossido di calcio e di fosforo, con quantità rilevanti di materiale derivato da sabbia e argilla quali ossidi di silicio e alluminio. Questa miscela indica che i depositi non sono puri precipitati chimici dal mare, bensì mescolanze di materiale fosfatico con detriti trasportati dalla terra.

Indizi dagli elementi invisibili

Le prove più rivelatrici provengono dagli elementi in traccia e dalle terre rare, una famiglia di metalli particolarmente sensibile alle condizioni ambientali. Le fosforiti di Abu Tartur presentano totali di terre rare più ittrio sorprendentemente elevati—in media intorno a 969 parti per milione—molto superiori a molti depositi simili. I loro profili mostrano una maggiore abbondanza delle terre rare medie rispetto a quelle leggere o pesanti, e solo una lieve diminuzione del cerio insieme a un piccolo incremento dell’europio. In mari ben ossigenati le terre rare seguono tipicamente un profilo diverso con un forte deficit di cerio. Il profilo insolito osservato qui, insieme a rapporti relativamente bassi di ittrio/olmio e a valori moderati di uranio/torio, indica un forte contributo di particelle derivanti dalla terra e una sovrascrittura chimica successiva al deposito originale del sedimento.

Strati rielaborati e mari in movimento

Combinando le texture mineralogiche, gli elementi principali e i segnali delle terre rare, gli autori sostengono che queste fosforiti non si sono formate in situ esclusivamente dal semplice deposito chimico in mare. Invece, depositi fosfatici più antichi situati a mare aperto furono disturbati e ridepositati durante le variazioni del livello del mare nell’intervallo Campaniano–Maastrichtiano, circa 80–66 milioni di anni fa. Con l’innalzarsi e l’abbassarsi del livello marino, strati fosfatici più vecchi vennero erosi, i loro grani si mescolarono con argilla e sabbia e poi vennero concentrati nuovamente in nuove unità. La chimica di elementi sensibili al redox come vanadio, nichel e cromo, insieme a particolari rapporti delle terre rare, suggerisce che i nuovi letti si siano accumulati sotto un mix di acque di fondo povere e ricche di ossigeno in un ambiente marino salino, con sedimentazione relativamente lenta che permise l’arricchimento delle terre rare nell’apatite.

Dal fondale antico alla risorsa moderna

Oltre a ricostruire un ambiente antico, lo studio mette in luce il potenziale economico delle fosforiti di Abu Tartur. La maggior parte dei campioni rientra nella categoria di minerale fosfatico ad alto tenore, adatto alla produzione di fertilizzanti, e risultano straordinariamente arricchiti in terre rare, soprattutto quelle leggere come il lantanio e il neodimio, e in ittrio. Questi elementi potrebbero essere recuperati come sottoprodotti negli impianti esistenti di acido fosforico, trasformando la roccia da fertilizzante in una doppia fonte di nutrienti e metalli ad alto contenuto tecnologico. In sintesi, gli autori concludono che le rocce desertiche depositate in un mare cretaceo turbolento offrono oggi all’Egitto non solo una risorsa sicura di fertilizzanti ma anche una preziosa posizione nella fornitura globale di terre rare.

Citazione: 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

Parole chiave: fosforite, terre rare, Abu Tartur, Formazione di Duwi, paleoambiente