Disertacioni i DEA i mbrojtur ne Universitetin e Liege Belgjike) ne lidhje me "Fosfatet e Fe-Mn te pegmatitit granitik Palermo, ne shtetin New Hampshire, USA"

1. Etude sur les phosphates
de fer et manganèse de la
pegmatite No1 de Palermo,
New Hampshire, Etats-Unis
Mémoire présenté par Ibrahim HAJDARI, ingénieur de géologie,
Pour l’obtention du
Diplôme d’Etudes Approfondies en Sciences
(option Sciences géologiques)
Année académique 2003-2004
Promoteur: Prof. A.-M. Fransolet

2. Plan de l’exposé
 Introduction
 Pegmatites granitiques
 Phosphates des pegmatites granitiques
 Pegmatite No.1 de Palermo, New Hampshire
a) géologie et zonation
b) description minéralogique
c) paragenèses minérales
 Phosphates d’Al, de Ca, d’U, de Be et de Zn
 Phosphates de Fe et de Mn
a) mode de cristallisation et paragenèses
b) cristallochimie
 Nouvelles recherches sur la pegmatite No.2 de
Palermo
 Conclusions

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

4. 1. Les pegmatites granitiques
Composition chimique et minéralisation
 La composition chimique proche de celle d’un granite: plus faible teneur en
CaO, un rapport Na2O/K2O variable, une plus forte teneur en Al2O3 (Černý,
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,
F, B et P (Černý, 1991a);
 Les pegmatites moins évoluées, dites stériles, ne contiennent que du
quartz, du feldspath potassique, de l’albite et éventuellement de la
muscovite et/ou de la biotite. Les pegmatites les plus évoluées, telles que
les pegmatites à éléments rares, peuvent comporter pas moins d’une
centaine de phases minérales;
 Dans la masse de la pegmatite, le quartz, les feldspaths et les micas
représentent en général 90% de tous les minéraux présents, chacune des
autres phases minérales n’atteignant que rarement 1%, malgré une
concentration locale parfois spectaculaire;
 Les minéraux des pegmatites granitiques sont en majorité des silicates,
des phosphates et des oxydes. Mais, la classe des phosphates, en terme
de variété, domine les assemblages minéralogiques suite à l’abondance
des phosphates non primaires générés par une grande variété de
processus d’altération;

5. Classification des pegmatites
granitiques
Les modes de classification des pegmatites sont aussi vastes que
diversifiés. Nombreux auteurs ont proposé différents types de
classifications basées tout d’abord sur les minéraux typiques et
accessoires de la pegmatite, les conditions P-T de sa mise en place,
et plus récemment, sur base de sa géochimie. Pour ne pas
prendre en considération chaque type de classification, seuls les
types principaux et mieux adaptés au sujet seront étudiés ici:
 Classification de Varlamoff, 1954;
 Classification des pegmatites granitiques selon Guinsburg et al.
(1979);
 Les quatre classes de pegmatites granitiques selon Černý, 1991 a;
 Classification des pegmatites de la classe à éléments rares, selon
Černý, 1991a;

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

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

8. Les quatre classes de pegmatites granitiques
selon Černý (1991a)

9. Classification des pegmatites de la classe à éléments rares, selon
Černý (1991a)
La classe des
pegmatites à
éléments rares peut
également être
subdivisée en trois
familles
pétrogénétiques
possédant des
compositions
géochimiques
distinctes :
 LCT (Li-Cs-Ta),
 NYF (Nb-Y-F) et
 Mixte LCT + NYF, en
fonction de la source du
bain pegmatitique initial
(Černý, 1991a et Černý,
1992)

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

11. 2. Phosphates des pegmatites
granitiques
 Les paragenèses des phosphates
 Les phosphates primaires
 Les phosphates secondaires
 La structure et cristallochimie

12. Les paragenèses des
phosphates
 Les phosphates sont confinés aux pegmatites granitiques
souvent bien réparties en zones où le premier groupe de
minéraux de la phase primaire cristallise vers ou dans le
noyau de la pegmatite: la triphylite/lithiophilite, le sarcopside,
la graftonite, la zwiesilite etc.(phosphates de Fe-Mn);
l’amblygonite/montebrasite, la scorzalite/lazulite etc.
(phosphates d’Al).
 Quand les solutions hydrothermales, dans les phases finales
de consolidation du noyau, attaquent le milieu, les minéraux
fraîchement cristallisés s’altèrent d’où l’apparition des
phosphates secondaires.
 Une autre origine des phosphates secondaires est le transport
et l'accumulation des métaux de transition et des anions des
phosphates loin de la source avec une autre cristallisation sur
place. Ces phases cristallisent habituellement le long des
fissures et des surfaces jointes dans la pegmatite (mine de
Foote, près de Kings Mountain, Caroline du nord).

13. Les paragenèses des phosphates de pegmatite, divisés en
primaires (cristallisation directe), métasomatiques (remplacement)
et phases hydrothermales (recristallisation), selon Moore, 1973

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

15. Les phosphates primaires
 La composition granitique: feldspath, quartz et mica en tenant
compte sur la composition des accessoires qui peuvent inclure
l'excès Li2O, K2O, Na2O, CaO, Al2O3, [PO4]3-, (OH)-. La combinaison
de ces derniers et leur quantité déterminent la phase accessoire
primaire;
 Certains "excès", dehors le domaine compositionnel : feldspath-
quartz-muscovite, sont rares ou non observés dans les systèmes
naturel : Na2O isolé, K2O isolé, CaO isolé, Al2O3 isolé, ou Fe2O3,
CaO+Fe2O3 etc... De tels excès seraient trop réactives et auraient
plutôt été éliminés par la réaction avec du silicium et/ou de
l’aluminium rencontrés à la source;
 Compositions accessoires communes, comme [PO4]³-+(Fe,Mn)O;
Li2O+ Al2O3; CaO+(OH)-+[PO4]³-; Li2O+(Fe,Mn)O+[PO4]3- et mènent
à la phase primaire accessoire: la graftonite, le spodumène,
l'apatite, la triphylite-lithiophilite respectivement;
 Mais, dans les pegmatites les phases accessoires, par rapport aux
phases granitiques, ne constituent qu’une petite fraction du corps
pegmatitique. Par exemple, l’excès [PO4]3-+Li2O+Al2O3
(Fe,Mn)O+CaO mèneraient à la cristallisation de la triphylite
jusque le (Fe,Mn)O est épuisé, et puis la cristallisation de
l'amblygonite jusqu'à ce que Li2O soit épuisé et finalement suivent

16. Phosphates primaires: subdivision I,
cristallisation directe
Espèces Formule Caractéristiques Statut
Triphylite Li(Fe,Mn)2+[PO4] bleu grisâtre c
Lithiophilite Li(Mn,Fe)2+[PO4] brun, clivage rectangul. l, c
Sarcopside (Fe,Mg)2+3 [PO4]2 lamellaire, avec graftonite l, o
Graftonite (Ca,Fe)2+(Fe,Mn)22+ [PO4]2 rose, souvent lamellaire l, c
Béusite (Ca,Mn)2+(Fe,Mn)2+2[PO4]2 rouge brunâtre, lamel. l, u
Amblygonite LiAl(F,OH) [PO4] blanc, clivage parfait l, c
Montebrasite LiAl(OH,F) [PO4] blanc, clivage parfait l, c
Triplite (Mn,Fe)22+ (F,OH) [PO4] brun rougeâtre, bon clivage l, c
Zwiesilite (Fe,Mn)22+(F,OH)[PO4] brun rougeâtre, bon clivage l, c
Wyllieite (Na,Ca)2(Fe,Mn)22+ (Al,Mg)[PO4] vert foncé tl, o
Arrojadite KNa5(Fe2+,Mn2+,Mg,Ca)14 Al[PO4]12(OH) vert olive l, o
2+ 2+

17. Phosphates primaires: subdivision II, les
échanges métasomatiques
Espèces Formule Caractéristiques Statut
Alluaudite NaCa(Fe,Mn)2+2(PO4)3
NaCa(Mn3+ Fe2+)2(PO4)3 noir à verdâtre l, c
Natrophilite Na(Mn,Fe)2+[PO4] incolore à pâle jaunâtre tl, r
Lazulite (Mg,Fe)2+Al2(OH)2[PO4]2 bleu nodulaire l, r
Scorzalite (Fe,Mg)2+Al2(OH)2[PO4]2 bleu foncé nodulaire l, u
Triploidite (Mn,Fe)2+2(OH)[PO4] orange rougeâtre,bon cliv.l, u
Wolféite (Fe,Mn)2+2(OH)[PO4] rouge-brun, bon clivage l, c
Hétérosite (Fe,Mn)3+[PO4] pourpre, selon triphylite a, c
Purpurite (Mn,Fe)3+[PO4] très pourpre,selon lithioph.l, c
Griphite Na4Ca2(Mn,Fe)2+8(Al,Fe)3+4 [PO4]12brun, résineux tl, c

18. Les phosphates secondaires
 La majorité des phosphates secondaires dérivent de la série
triphylite-lithiophilite qui est très réactive en présence de l'eau.
 Avec l'amblygonite-montebrasite comme phosphate primaire, il n'y
a aucune possibilité d'oxydation et par conséquent nous obtenons
juste un échange anionique et cationique avec le fluide, mais le
déplacement du Li et l'addition des autres alcalins et des cations
alcalinoterreux, forment quelques aluminophosphates tels que la
lacroixite NaAl(OH,F)[PO4], la morinite NaCaAl(F,OH)3(H2O)[PO4], la
bertossaïte CaLi2Al4(OH,F)4[PO4]2 et l'apatite omniprésente (Groat et
al., 1990).
 Puisque les molécules de (H2O)°, sont assez instables à la
température au-dessus de 250°C et puisque ces molécules
participent en coordination avec des métaux, on peut dire que les
réactions menant à la formation de plusieurs composés dans ce
groupe ont probablement eu lieu au-dessous de 250°C (Mysen et
al., 1981).
 Ils consistent à un noyau composé des cations des métaux en
transition (tels que Fe2+, Fe3+, Mn2+, etc..) auxquels s’attachent les
atomes d'oxygène provenant des molécules d'eau (H2O)°, des
groupes hydroxyles (OH)- et des anions de phosphate aux
sommets d’octaèdre [(PO4)³-].

19. Les phosphates secondaires
 La grande diversité des espèces est attribuée :
a) aux états très mélangés de valence des métaux,
b) aux différentes possibilités des ligands à se
concentrer autour des métaux,
c) aux différentes manières auxquelles les octaèdres
peuvent condenser pour former des faisceaux, par
exemple, avec la diminution de la température de
cristallisation, c’est le degré de condensation
octaédrique qui également diminue.
 Les conditions d’oxydation sont importantes dans la
formation de plusieurs composés de ces phases. On a
généralement observé que le cation de (Fe2+) s'est oxydé à
(Fe3+) plus aisément et facilement que (Mn2+) à (Mn3+) : ce
que plusieurs espèces l’indiquent par la présence de (Fe 3+)
et (Mn2+) dans le même cristal.

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

21. Structure et cristallochimie des
phosphates de pegmatites
 La structure des phosphates pegmatitiques est assez
complexe. L’arrangement des polyèdres consiste à une
stéchiométrie de type [Mn(TO4)nΦn], où :
M =cations en coordination octaédrique ;
T =cations en coordination tétraédrique et
Φ =anion non spécifié.
 Les types de structure de phosphates se présentent en
feuillets et en charpentes

22. Structure en feuillets
des phosphates :
(a) [M(TO4)Φ3] ;
(b) [M2(TO4)2Φ5] ;
(c)-(f) [M(TO4)Φ2] ;
(g) [M2(TO4)2Φ7] ;
(h) [M(TO4)Φ];
(i) [M(TO4)2Φ2];
(Selon Hawthorne,
1998)

23. Structure en charpentes des phosphates: (a)-(f), tous ont
stéchiométrie [M(TO4)Φ]. (Selon Hawthorne, 1998)

24. 3. La pegmatite No.1 de
Palermo
 Les pegmatites granitiques au nord
de New England
 La mine de Palermo
 La géologie et zonation
 La description minéralogique

25. Les pegmatites granitiques au nord de New England

26. Les pegmatites granitiques au nord de New
England
 Les pegmatites extraites en New England sont concentrées dans
les régions indiquées par le terme de la géologie économique
"district" (Cameron et autres, 1949).
 Černý (1982, 1991b) a préconisé un nouveau vocabulaire qui décrit
des populations de pegmatites en termes petrogénétique. L'unité
fondamentale est le groupe de pegmatites qui comporte plusieurs
corps pegmatitiques ayant une relation spatiale et cogénétique
entre eux.
 Wise et Francis (1992) avaient utilisé les séries pour se référer à ces
corps pegmatitiques mais qui n'ont pas été encore démontrées
pour être cogénétique ou au moins n'ont pas été d'une manière
concluante associées aux intrusions granitiques bien spécifiées.
 Un champ de pegmatite inclut un ou plusieurs groupes de
pegmatites (ou séries) qui se sont consolidées dans un
environnement géologique commun. Les groupes de pegmatites
dans un champ pegmatitique ont le même type des sources
granitiques et approximativement les mêmes âges.
 Les champs pegmatitiques (autrefois districts) en New England
forment une subprovince discrète dans la province de pegmatite
appalachienne (Francis et al., 1993).

27. La minéralogie de quelques pegmatites dans le champ pegmatitique de
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.
Hacket (20), 5. Nancy No.1 (23), 6. Nancy No.2 (24), 7. Palermo No.1 (27), 8.
Palermo No.2 (28), 9. Palermo No.3 (29), 10. Pike’s Ledge (31), 11. Rice
(30), 12. Union (19), 13. Valencia (21).
X = présent, A = abondant, C = commun, U = non commun, R = rare, ? = incertain

28. La mine de Palermo
North Groton ●
Palermo
La carte de New Hampshire. Palermo se situe à la partie
centrale du pays

29. La géologie
de la
pegmatite
No.1

30. La 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).

31. Séquence des assemblages minéralogiques depuis le mur au
centre des pegmatites granitiques selon Norton (1983), comparée
à la séquence de Cameron et al. (1949)

32. La zonation de la pegmatite No.1
de Palermo
Zone Largeur Taille des Lithologie Commentaires
grains
Limite Très fin 40-50%quartz La biotite incorporée dans
< 10 cm (<< 2 cm) 30-40%musc. les roches murale
10-20% plagi.
Mur Médium 50%plagioc. Zone de micas (déjà
< 70 cm (3-8 cm) 35% quartz extraits) riche en biotite en
15% muscov. schorl
Première Médium à 45% plagioc. La biotite et muscovite
intermédiaire <8m grossier 25% quartz (extraction actuelle)
(8-12 cm) 25% perthite
5% muscovite
Chacun des trois
Seconde < 12 m Médium à 35% quartz composants majeurs
intermédiaire grossier peuvent participer à 75%.
35% plagioc.
Cette zone a été extraite
30% perthite pour la perthite avant
1942.
La suite…

33. Zone Largeur Taille des Lithologie Commentaires
grains
L'albite apparaît comme
Troisième agrégat de la cleavelandite
intermédia 30% plagioc. d’une dimension de 10 m x 5
ire (noyau m au contact avec la muscovite
< 10 m Fin à grossier 25% quartz
marginal) jaune à verdâtre. Le béryl
25% perthite
apparaît en grands cristaux le
25% muscov.
long du noyau. Les cristaux
géants de triphylite sont
caractéristiques, tandis que
l'uraninite est présente dans
les masses de muscovite.
Les cristaux subédriques de
Très grossier 60% quartz perthite atteignent la
dimension 3 m x 1 m. L’albite
Noyau < 25 m (> 12 cm) 40% perthite
se présente dans la perthite,
en forme d’aguilles. Les veines
hydrothermales contiennent
cristaux de quartz et
phosphates.

34. La description minéralogique
 Nonante-huit minéraux ont été identifiés
dans la pegmatite No.1 de Palermo,
 Le minéral primaire le plus important du
point de vue minéralogique est la triphylite.
De grands cristaux atteignant plusieurs
mètres dans la longueur sont trouvés autour
du bord externe du noyau ,
 Sulfures, oxydes, carbonates, silicates et
phosphates.

35. Les sulfures
Les minéraux de
sulfures sont peu
abondants. Ils se
forment avec la
triphylite, dans la zone
du noyau marginal. La
pyrrhotite était
abondante dans les
veinules riches en
triphylite, qui est
présente en forme de
cristaux géants. Toute
la pyrite semble être
secondaire. Les
sulfures identifiés:
l’arsénopyrite, la
bornite, la chalcopyrite, La triphylite massive avec de la pyrrhotite.
la galène, la löllengite, La taille d'échantillon : 28 x 37 mm.
la pyrite, le réalgar et Localité: Palermo No. 1. Collection de Dionne.
la sphalérite.

36. Les oxydes
 Les oxydes de Fe-Mn se
sont trouvés dans une
certaine quantité comme
produits finals d’altération
de la triphylite où les
phosphates ont déjà été
extraits auparavant.
Quelques oxydes
d’uranium et de columbite
y se trouvent en quantité
mineure, dans les zones
intermédiaires,
 Les oxydes identifiés: la
béta-uranophane, la
birnessite, la columbite, la
goethite, l’hématite,
Petits cristaux ronds de rockbridgeite
l’hollandite, la magnétite,
sur la masse rougeâtre de hématite.
la pyrolusite, la todorokite, 50x micro photo, la taille de vue 1.75 mm.
l’uraninite et la Localité: Palermo No. 1. Collection de Dionne.
vandendriesscheite.

37. Les carbonates
 La sidérite et la malachite
se présentent,
principalement dans les
cosses de phosphates, au
noyau de la pegmatite, en
tant que minéraux
secondaires.
 La malachite est rare, alors
que la sidérite est très
commune, dans certains
cas, remplaçant
entièrement des cristaux
de triphylite.
 Une concentration élevée
de CO2, dans des phases
hydrothermales tardives, Cristal tabulaire de hagendorfite dans la sidérite.
est impliquée de La taille de cristal 1.5 mm.
l'abondance de sidérite, Localité: Palermo No. 1.
qui représente le Collection et photo: Jason B. Smith.
carbonate principal de la
pegmatite.

38. Les silicates
 Les silicates composent un volume vaste de la pegmatite
No.1 de Palermo:
 L’almandin, le schorl, la biotite et l’oligoclase sont
confinés aux parties extérieures de la pegmatite,
 L'albite est trouvée dans toutes les zones
intermédiaires, et combinée avec le microcline, forme,
dans le noyau, les grands cristaux de perthite,
 Le zircon a été noté près de cosses de phosphates et
près de minéraux secondaires d’uranium,
 La bertrandite est consolidée comme altération du béryl,
tandis que l'uranophane se présente comme altération
de l’uraninite .

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

40. Les phosphates de pegmatite
No.1 de Palermo
 Paragenèses des phosphates
 Description minéralogique des
phosphates
 Phosphates non Fe-Mn:
 Phosphates d’Al,
 Phosphates de Ca,
 Phosphates de Be,
 Phosphates de Zn et
 Phosphates d’U.

41. Paragenèses des phosphates
 La température varie de 700°C-50°C
 Trois étapes successives:
1. La cristallisation primaire,
2. L’altération métasomatique,
3. L’attaque hydrothermale et la
remobilisation.
 Les processus de substitutions qui
suivent ces trois phases ne représentent
que des effets chimiques et d’oxydation.

42. La cristallisation primaire
 Température: 700°C-600°C
 Localisation: dans le noyau pegmatitique, ce qui indique
qu’ils ont été formés avant la consolidation de la partie
majeure du noyau,
 Les minéraux cristallisés sont sans eau (la triphylite, la
graftonite, le sarcopside etc), bien que quelques uns
contiennent le (OH)-: l’augelite, la montébrasite, la wolfeite
etc)
 La prédominance du fer sur manganèse dans la triphylite,
Li(Fe0,76Mn0,19Mg0,05)PO4, indique une prédominance semblable
déjà existante dans le magma de pegmatite; (cette
prédominance est observée dans la plupart des phosphates
secondaires contenant les deux éléments).

43. L’altération métasomatique
 Température: 600°C-350°C
 L’appauvrissement de la
triphylite en lithium et
l’enrichissement en sodium,
calcium et aluminium,
 Les températures étaient
toujours trop hautes pour
permettre l'incorporation de
l'eau dans la structure de
phosphates,
 Les minéraux typiques La scorzalite bleue massive.
métasomatiques se La taille des cristaux: 8 mm (selon largeur).
présentent en forme des Localité: Palermo No. 1. Collecté en 1987.
masses granulaires montrant Photo Peter Cristofono.
peu ou pas de forme de cristal
(par exemple la scorzalite)

44. L’attaque hydrothermale et la
rémobilisation
 Température: 350°C-50°C,
 Les solutions aqueuses dérivées du noyau attaquent les
phosphates primaires et métasomatiques, en remobilisant
leurs ions métalliques et ceux de phosphate,
 Ces ions métalliques ont été également transportés loin du
noyau de pegmatite, formant des cristaux dans des veines
hydrothermales et incorporant parfois des ions
additionnels, tels que Be2+(provenant du béryl
omniprésent),
 Les phosphates formés au-dessous de 250°C contiennent
souvent de l'eau libre. La quantité de l’eau accroît avec la
décroissance de température dans des phases tardives de
cristallisation,
 Les cristaux apparaissent en micro dimensions.

45. Etats d’oxydation
 Les états d’oxydation varient avec les
conditions changeantes de température:
1. Oxydation partielle: tout le fer est
divalent;
2. Oxydation pleine: tout le fer est
trivalent;
3. Oxydation extrême: tout le
manganèse est trivalent.

46. Description minéralogique des
phosphates
 La pegmatite No. 1 de Palermo a produit, jusqu’aujourd’hui, la
plus grande variété d'espèces minérales de phosphate que
n'importe quelle autre pegmatite dans le monde. On a pu vérifié
un total de 69 minéraux de phosphates, parmi lesquels, onze
nouvelles espèces, découvertes pour la première fois ici:
1. La bjarebyite: (Ba,Sr)(Mn,Fe,Mg)2Al2(PO4)3(OH)2
2. La foggite: CaAlPO4(OH)2 ● H2O
3. La goedkenite: (Sr,Ca)2Al(PO4)2(OH)
4. La palermoïte: (Li,Na)2(Sr,Ca)Al4(PO4)4(OH)4
5. La samuelsonite: (Ca,Ba)9(Mn,Fe)4Al2(PO4)10(OH)2
6. La schoonerite: ZnMnFe3(PO4)3(OH)2 ● 9H2O
7. La whitlockite: Ca18(Mg,Fe)2(H2,Ca)(PO4)14
8. La whitmoreite: (Fe,Mn)Fe2(PO4)2(OH)2 ● 4H2O
9. La wolfeite: (Fe,Mn)2PO4(OH)
10.La xanthoxénite: Ca4Fe2(PO4)4(OH)2 ● 3H2O

47. Minéraux de
phosphates de la
pegmatite No. 1 de
Palermo (sans
fluoroapatite et
phosphates
uranifères), selon
Segeler et al.(1981).
Légende :
* minéraux pour la
première fois
découverts dans
cette pegmatite ;
P = primaire,
M = métasomatique,
H = hydrothermale,
C = commun,
U = non commun,
R = rare.
Oxydation :
■ = Fe2+,
■■ = Fe2+/3+,
■■■ = Fe3+ (Mn2+),
■■■■ = Mn2+/3+,
■■■■■ = Mn3+.

49. Les principaux assemblages minéralogiques de
phosphates non Fe-Mn sont :
 Aluminium: la bjarebyite, la brazilianite, la
childrenite/eosphorite, la gatumbaite, la goedkénite, la
gordonite, la goyazite, la foggite, la montebrasite, la
palermoïte, la paravauxite, la samuelsonite, la scorzalite,
la wardite;
 Calcium: la carbonate-hydroxyle apatite, la fluorapatite,
la whitlockite;
 Béryllium: l’hydroxyle-herdérite, la moraésite, la
roschérite;
 Zinc: la phosphophyllite, l’hopeite ;
 Urane: l’autunite/meta-autunite, la
torbernite/metatorbernite ;

50. Phosphates d’aluminium
La FOGGITE
CaAl(PO4)(OH)2●H2O
Hydrothermale/
orthorhombique
La structure de la
foggite à l’axe a
accompagnée avec
le diagramme de
symétrie. Seuls
les polyèdres
(-1/2<x<1/2)
sont montrés.

51. La foggite 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)
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)

52. La foggite, nouveau phosphate de Palermo, Petits cristaux de goedkenite sur les
en ronds agrégats cristallins. terminaisons des prismes de palermoite.
La taille de vue 2.2 mm. 60x micro photo, taille de vue 1.5 mm.
Les cristaux de série childrenite-eosphorite. Des rosettes en forme sphérique composées
50x micro photo, la taille de vue 1.75 mm. de blancs cristaux minces et plats de goyazite.
Localité: Palermo No. 1. Collection de Dionne. 50x micro photo, la taille de vue 1.75 mm.

53. Phosphates de calcium
La Samuelsonite
(Ca,Ba)Ca8(Fe,Mn)2+4Al2[PO4]10(OH)2
Hydrothermale/monoclinique
Paramètres de la maille:
a=18,495(6) Å,
b=6,805(4) Å,
c=14,000(8) Å,
β=112°75’,
groupe spatial C2/m, Z=2,
ρ=3,355 g cm3.
Deux cristaux de
samuelsonite
montrant 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

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

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

56. Une structure hypothétique de type
X2+8Al6[Ca4(PO4)12] (OH)6, analogue avec la structure de
samuelsonite, montrant les liaisons Ca–O, celles adjacentes
P–O ainsi que les polyèdres Al–O. La maille élémentaire est
basée sur le groupe spatial P63/m.

57. La whitlockite
Ca9(Mg,Fe)2+ H(PO4)7
Hydrothermale/trigonale
Cristal tabulaire de
whitlockite, transparent
et vitreux. Ce minéral de
phosphate, trouvé à
Palermo, a, pour la
première fois, été décrit
par Frondel (1949). 60x
micro photo, la taille de
vue 1.5 mm. Localité:
Palermo No. 1.
Collection de Dionne.

58. Phosphates de Fe-Mn
 Généralités
 La cristallochimie et l’arrangement
polyédrique
 Le pléochroïsme et la couleur
 Description minéralogique

59. Généralités
 Les minéraux de phosphates cristallisent dans le noyau
pegmatitique ou autour de ce noyau,
 Les phosphates provenant du noyau marginal de la pegmatite
montrent une gamme riche d’altérations comme résultat d'attaque
hydrothermale rétrograde due par les solutions aqueuses, formées
pendant l'évolution de la pegmatite.
 Ces zones se caractérisent par la présence énorme de la triphylite,
plutôt pure, avec des quantités variables de sulfures (la pyrite, la
pyrrhotite, la sphalérite et occasionnellement la galène), ainsi que
des masses intensivement oxydées et poreuses (Cameron, 1954;
Segeler et al., 1981; Kampf, 1982),
 Les zones riches en triphylite, se remplacent successivement par
de nouvelles associations, telles que triphylite-ludlamite-vivianite,
triphylite-sidérite, triphylite-hydroxylapatite et whitlockite, etc...
 Ces nouvelles phases altérées, seront fréquemment, elles mêmes
aussi, remplacées par d’autres assemblages oxydés, comme
résultat d’attaque des fluides pegmatitiques (Nizamoff et al.,
2002).

60. Phosphates de Fe (ferreux-ferrique) et
Mn (di-trivalent)
Ferreux
arrojadite KNa5 (Fe2+,Mn2+,Mg,Ca)14Al[PO4]12 (OH)
hureaulite (Mn,Fe)2+5 [PO4] [PO3(OH)]2 ● 4H2O
ludlamite Fe2+3 [PO4]2 ● 4H2O
messelite/fairfieldite Ca2(Fe,Mn)2+ [PO4]2 ● 2H2O
(meta)vivianite (Fe2+3[PO4] ● 8H2O); Fe2+3 [PO4]2●8H2O
phosphoferrite (Fe,Mn)2+3 [PO4]2 ● 3H2O
sarcopside/graftonite (Fe,Mg)2+3 [PO4]2
triphylite Li(Fe,Mn)2+ [PO4]
wolfeite (Fe,Mn)2+2 [PO4] (OH)

61. Ferrique
bermanite Mn2+(Mn,Fe)3+2[PO4]2(OH)2 ● 4H2O
cacoxenite Fe3+9[PO4]4(OH)15 ● 18H2O
ferrisicklerite/hétérosite Li1-x(Fe,Mn)[PO4]
hagendorfite (Na,Mn,Ca)2(Mn,Fe)2+(Fe2+,Mg,Fe3+)2[PO4]3
jahnsite CaMn2+(Fe,Mg)2+2Fe3+2[PO4]4(OH)2●8H2O
kryzhanovskite (Fe,Mn)3+3[PO4]2(OH,H2O)3
leucophosphite KFe3+2[PO4]2(OH) ● 2H2O
mitridatite Ca2Fe3+3[PO4]3O2 ● 3H2O
phosphosidérite Fe3+[PO4] ● 2H2O
(pseudo)laueite Mn2+Fe3+2[PO4]2(OH)2 ● 8H2O
stewartite Mn2+Fe3+2[PO4]2(OH)2 ● 8H2O
strengite Fe3+[PO4] ● 2H2O
tavorite LiFe3+ [PO4](OH)
xanthoxenite Ca4Fe3+2[PO4]4(OH)2 ● 3H2O
Ferreux-Ferrique
barbosalite (Fe,Mn)2+Fe3+2[PO4]2(OH)2
beraunite Fe2+Fe3+5[PO4]4(OH)5 ● 6H2O
dufrenite CaFe2+Fe3+10 [PO4](OH)12 ● 4H2O
rockbridgeite (Fe,Mn)2+Fe3+4[PO4]3(OH)5
schoonerite ZnMn2+Fe2+ Fe3+[PO ] (OH) ● 9H O

62. La cristallochimie et
l’arrangement polyédrique

64. 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,
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,
restent invariables dans ce type de structure, tandis que l’axe en direction des
arrêtes est variable

65. Le pléochroïsme et la couleur
 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
composés ferreux pâles, sont colorés en vert et rose et ils sont faiblement
pléochroïques. Les composés ferriques sont différemment colorés : jaunes,
bruns, rouges et roses et aussi faiblement pléochroïques. Cependant, les
composés impliquant le fer ferreux et ferrique à la fois, sont extrêmement
pléochroïques et sombres : en couleur noir verdâtre
 Les pôles ferriques oxydés des phosphates ferreux-ferriques sont surtout
oranges, jaunes ou bruns et faiblement pléochroïques. Il est bien connu
que les états mélangés de valence d’un atome particulier dans le même
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
peuvent être de fortement absorbants à presque opaques (Moore, 1970;
Keller & von Knorring, 1989)
 le rapport entre les couleurs pléochroïques, les positions axiales et
l'orientation du bouquet-h, pour la dufrenite, la beraunite et 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°
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
vibration coplanaires à ces axes varient de vert bleuâtre à vert foncé
bleuâtre.

66. Les gnomo-grammes
montrant la relation entre
les plans de clivage, les
axes des cristaux, le
bouquet-h et l’absorption
maximale pour trois
minéraux de phosphates
Fe-Mn :
beraunite
Fe2+Fe3+5[PO4]4(OH)5●6H2O
dufrenite
CaFe2+Fe3+10[PO4](OH)12●4H2O
rockbridgeite
(Fe,Mn)2+Fe3+4[PO4]3(OH)5