CHAPITRE PREMIER

La découverte d'un gisement de phosphorites dans le Quercy remonte à 1865. Elle fut faite à Cos, près de Caylus, par M. Poumarède, qui entreprit l'exploitation de ce gisement seulement vers 1870, après que de nouveaux gîtes eurent été reconnus.

Quelques années après, on découvrit les gisements de Larnagol, sur la rive droite du Lot, de Concots à une faible distance de la rive gauche, ceux de Villeneuve dans l'Aveyron, enfin la plupart de ceux qui se trouvent un peu à l’ouest de la route allant de Limogne (Lot), à Saint-Antonin (Tarn-et- Garonne).

Une période d’exploitation très active suivit ces découvertes, mais elle aboutit assez rapidement à l’épuisement des prineipaux gîtes, à tel point, dit M. Thévenin!, « qu'en 1893 toute cette industrie était presque abandonnée et qu'elle est à peu près confinée aujourd'hui aux environs de Cajarc et de Saint- Martin-la-Bou val ».

1 Thévenin, Étude géologique de la bordure sud-ouest du Massif Central (Bull. carte géol. de France, n° 95, p. 109, 1903).

[er]

On sait que la phosphorite se trouve à l’état de concrétions, de veinules ou de revêtements stalagmitiques, dans une argile rouge à pisolithes de fer qui remplit des cavités irrégulières creusées dans le calcaire des causses. Pourtant, quelques-unes de ces excavations se présentent sous forme de fentes rectilignes à parois verlicales, mais elles ne sont pas orientées, comme on l'avait cru d’abord, suivant des directions en rapport avec les failles de la région.

Dieulafait décrit ainsi un type fréquent de poche à phosphorites :

« Quand l'exploitation d’une cavité grossièrement conique se fut continuée jusqu'au bas et qu'elle parut vidée, on remarqua latéralement un prolongement presque horizontal de phosphorite et d'argile rouge de quelques décimètres de diamètre. On suivit ce prolongement et, bientôt, on pénétra dans une galerie, de plus de 2 mètres de diamètre moyen, presque horizontale. La galerie était vide dans sa partie supérieure, le reste rempli d'argile rouge qui recouvrait une incrustation de phosphate reposant sur le sol de la galerie. Cette galerie se termina subitement, mais à son extrémité existait un dépôt d'argile rouge qui s'inchnait; on suivit cette argile et on vit qu'elle remplissait une seconde cavité, à un niveau inférieur à la première, remplie d'argile rouge ; en la vidant on trouva sur les parties les plus basses, quelques placages de phosphorite. »

Les cavités se succèdent ainsi en tous sens, renfermant presque toujours, sous une épaisseur d'argile, une couche de phosphate de chaux.

Les dimensions des poches à phosphorites sont très variables : à Raynal, un gite de forme irrégulière a environ 10 mètres de largeur et 5o mètres de longueur ; d’autres, de 25 à 30 mètres de longueur, sont à peine assez larges pour permettre à un homme d'y pénétrer ; le gisement de Larnagol a une longueur dépassant 500 mètres. Les fentes verticales ont parfois près de 100 mètres de profondeur.

La carte de répartition de ces gisements montre qu'on les

trouve toujours sur les terrains calcaires, mais ils se rencontrent aussi bien dans les calcaires oolhithiques, comme c’est le cas à Puyjourdes ou aux environs de Villeneuve, que dans ceux du Lias inférieur, ainsi que l'a observé M. Thévenin un peu au sud du village de la Rouquette, près de Villefranche-de- Rouergue.

M. Péron signala, en 1873, les relations qui paraissent exister entre les dépôts tertiaires et les poches de phosphorites. Celles-e1 se trouveraient presque toujours à peu de distance de ces dépôts. Il a fixé à 350 mètres d’altitude l'extension des terrains tertiaires et, par suite, la limite des gisements de phosphate.

En 1891, M. Vasseur ! a constaté, aux environs de Caylus et de Saint-Antonin, que le calcaire de Lalbenque du Stampien tout à fait supérieur est toujours à un niveau plus élevé que celui des poches à phosphorites.

Enfin, M. Thévenin* a montré, par une coupe prise aux environs de Villeneuve, que les gisements de phosphate de la Borie et de Cantagrel, situés à 380 et 400 mètres d'altitude sont dominés par l'argile à graviers oligocènes qui se trouve à l'altitude de 416 mètres, près du cimetière de Villeneuve. Cette observation prouve que la limite d'altitude de 350 mètres donnée par M. Péron, est un peu plus élevée lorsqu'on se rapproche du Massif Central.

La relation d'altitude des formations tertiaires et des poches à phosphorites montre qu'à l'époque où se constituèrent les dépôts lacustres du Stampien tout à fait supérieur et de l'Aquitanien inférieur les poches à phosphate étant recouvertes ne pouvaient plus recevoir aucun fossile.

En raison de leur grande importance agricole et paléontolo-

{ Vasseur, Contribution à l'étude des terrains tertiaires du sud-ouest de la France (Bull. carte géol. de France, n° 19, p. 13, fig. 9, 1891).

? Thévenin, Etude géologique de la bordure sud-ouest du Massif Central (Bull. carte géol. de France, n° 95, p. 112, fig. 32, 1903).

gique, les phosphorites du Quercy ont fait l’objet de nombreuses études dont la liste est donnée à la fin de ce travail. Leurs caractères physiques et chimiques ont été exposés plusieurs fois, en détail, dans des ouvrages spéciaux. Nous nous bornerons à les résumer rapidement.

Les phosphorites se rencontrent soit en concrétions, soit en veinules ou en dépôts mamelonnés à structure zonaire, de coloration bleuâtre ou verdâtre, à cassure tantôt esquilleuse, tantôt d'aspect porcelané. Elles forment le plus souvent une croûte à la base des cavités, c’est-à-dire une sorte de revêtement stalagmitique rappelant un peu la calamine. On les trouve aussi en rognons d'aspect crayeux. Elles sont d’habitude séparées du calcaire encaissant par une couche argileuse plus ou moins épaisse, qui est également exploitée sous le nom de « terre phosphatée ».

La phosphorite a été analysée d'abord par Bobierre' en 1871 et, depuis, par plusieurs autres chimistes. Ce n'est pas une espèce minérale, sa composition chimique, assez variable, est voisine de celle de l’Apatite. La teneur en acide phosphorique oscille entre 26 et 28 pour 100, représentant de 56 à 63 pour 100 de phosphate tribasique. La présence de l'iode, du fluor et de divers métaux y a été reconnue dès le début. M. A. Carnot a constaté que le fluor s'y trouve toujours en proporüon plus faible que dans l’Apatite.

Les explications qui ont été proposées relativement à l’origine de la phosphorite et au remplissage des poches peuvent se ramener aux quatre hypothèses suivantes :

1° Origine filonienne hydrothermale, remplissage des poches de bas en haut (Combes, Daubrée, Trutat).

2° Origine hydrothermale, remplissage de haut en bas par des produits boueux et phosphorés (Filhol).

! Bobierre, Sur la composition de la chaux phosphatée récemment exploitée dans

les départements du Tarn-et-Garonne et du Lot (Comptes rendus Acad. Sciences, t. LXXIITI, p. 1361).

ORIGINE ET MODE DE FORMATION DES PHOSPHORITES 9 3° Origine animale, guanos et décomposition des cadavres d'animaux (Péron, Armand Gautier).

4° Corrosion des calcaires du causse et remplissage par les produits de décalcification (Dieulafait, A. Carnot, Vasseur, Fournier, Thévenin).

Cette dernière explication est admise aujourd'hui par la généralité des chimistes et des géologues. La plupart des auteurs admettent aussi l'origine mixte, minérale et animale, de la phosphorite. Toutefois, 1l existe encore quelques diversences de vues en ce qui concerne l'agent de corrosion du calcaire et le mode de formation des phosphates.

Suivant Dieulafait, les calcaires du causse, normalement phosphatés, auraient été corrodés par des eaux lagunaires.

D'après A. Carnot, la désagrégation des calcaires est due à l'action des eaux de ruissellement. La phosphorite se serait formée à la suite de phénomènes répétés de concenration.

Selon Vasseur, Fournier, Thévenin, etc., la corrosion des calcaires s’est effectuée pendant la période d’émersion. Les excavations produites ont été remplies plus tard par les matériaux entraînés par le ruissellement des eaux. La phosphorite s'est déposée lorsque les eaux, chargées d'acide carbonique, sont devenues neutres au contact des calcaires.

Dieulafait' considérait les phosphorites et la terre argileuse déposée dans les poches comme résultant de la destruction des roches calcaires. I fit remarquer que les poches sont toutes fermées par le bas et que le phosphate, qui forme un revêtement stalagmitique, provient d'une précipitation. Voici ses conclusions :

« 1° La quantité de phosphate de chaux existant dans les cavernes du sud-ouest de la France ne représente pas la

! Dieulafait, Comptes rendus Acad, Sciences, p. 261, 4 août 1884.

dixième partie de celui qui existait dans les calcaires, dont l'enlèvement a produit les cavernes ;

« 2° Les argiles ferrugineuses qui accompagnent et souvent recouvrent les phosphates ont la même composition que celles qu'on obtient comme résidu, quand on attaque par un acide faible et oxydant les roches constituant les parois des cavernes à phosphorites ;

« 3° Des substances rares, en particulier le manganèse, le nickel, le cobalt, le zine, le cuivre, l’iode, qui existent dans les roches normales des régions à phosphates, se retrouvent à l'état de concentration relative dans les phosphorites et dans les argiles qui les accompagnent. »

Pour expliquer la production de la phosphorite, Dieulafait croit nécessaire la présence d'eaux lagunaires agissant par leurs sulfures pour dissoudre les calcaires. Ces eaux tiennent en dissolution du carbonate de chaux, des phosphates et du fer. Au contact du calcaire, les eaux acides deviennent neutres et leurs phosphates se déposent. Le fer pisolithique aurait la même origine et proviendrait en partie des eaux marines el des boues lagunaires.

Ces explications de Dieulafait firent rejeter complètement l'hypothèse de l’origine hydrothermale de la phosphorite et des formations sidérolithiques.

Quelque temps après, M. A. Carnot! démontra que la présence dans l’eau d'acide sulfurique {provenant de l’oxydation des sulfures) n'est pas indispensable pour la corrosion des calcaires : l'acide carbonique de l’air, en dissolution dans l’eau de pluie, suffit pour cette corrosion.

Les eaux de ruissellement chargées d'acide carbonique ont pu dissoudre à la fois le phosphate des calcaires et celui des matières organiques en décomposition. Filtrant ensuite à

! À. Carnot, Sur le mode de formation des gîtes sédimentaires de phosphate de

chaux (Comptes rendus Acad. Sciences, t. CXXIII, p. 724).

travers un sol plus ou moins perméable et léchant les parois rocheuses des fentes ouvertes dans le calcaire jurassique, elles les auraient peu à peu corrodées, en laissant insolubles les parties argileuses et ferrugineuses du calcaire. Ces eaux, en perdant leur acide carbonique, auraient déposé, en croûte mince ou en concrétions zonées, le phosphate tribasique.

M. Vasseur! pense que, « pendant une longue période correspondant à la formation des dépôts de l’éocène supérieur et de l’oligocène, la partie du continent située sur la bordure du bassin tertiaire du sud-ouest et formée par des roches jurassiques a été corrodée et souvent profondément ravinée par les eaux acides. Les excavalions ainsi produites se sont remplies de résidus entraînés par le ruissellement. »

Quant à l'origine animale de la phosphorite, on sait qu'elle a été admise par M. Gautier* à la suite de son étude sur les phosphates des grottes, notamment de la grotte de Minerve (Hérault), dans laquelle l’auteur a expliqué la formation du phosphate aux dépens des matières organiques en décomposition. L'argile rouge fossilifère de la grotte est normalement phosphatée. Au-dessous de l'argile, sur le fond de la grotte, 1l existe un enduit contenant 58 pour 100 de phosphate tribasique, à pour 100 de phosphate bibasique et 1,5 de fluorure de calcium. Les phosphates proviendraient de la décomposition des matières organiques animales et des phosphoguanos de chauves-souris. (D’après les analyses de M. Gaultier, 1 kilogramme de viande de bœuf contient 1 gr. 5 d'acide phospho-

rique, pouvant donner 3 gr. 27 de phosphate tribasique de

O chaux.) La décomposition des matières organiques produit

d'abord du phosphate d'ammoniaque, puis, en présence du calcaire, il se forme du phosphate de chaux et du carbonate d'ammoniaque.

1 Vasseur, Contribution à l'étude des terrains tertiaires du sud-ouest de la France (Bull. carte géol. de France, n° 19, p. 15, 1890).

? Gautier, Sur un gisement de phosphates de chaux et d'alumine contenant des espèces rares ou nouvelles et sur la genèse des phosphates et nitres naturels (Ann. des Mines, 9° série, t. V, 1894).

Les eaux contenant du phosphate d’ammoniaque ont pu contribuer au creusement des poches. M. Gautier rappelle que « sur les récifs coralliens calcaires où les oiseaux déposent le guano, la roche est attaquée sur une forte épaisseur, en partie dissoute et transformée en phosphate par les eaux provenant da lavage de ces guanos ».

M. Peron admet aussi l’origine exclusivement animale des phosphorites. Il explique le remplissage des poches par un phénomène diluvien qui aurait entraîné, à l'époque tertiaire, les débris de squelettes épars à la surface du sol ainsi que les animaux.

M. Boule‘ considère les poches à phosphorites comme des gouffres ou des cavernes à ossements de l’époque oligocène.

Les grottes de Reilhac, creusées dans le calcaire sublithographique du Causse de Gramat et dont le mode de remplissage a élé décrit en détail?, ont été comparées par M. Thévenin * aux gisements de phosphorites : le calcaire du causse, recueilli à la surface du sol, renferme 0,26 d'acide phosphorique et 0,86 pour 1.000 de sesquioxyde de fer. L’argile rouge, prise également à la surface du eausse, a sensiblement la même composition que celle prise à l'intérieur de la grotte, au centre de la masse de remplissage, c’est-à-dire loin des parois et du fond. « Mais dans les parties profondes de la grotte, au milieu des argiles un peu sableuses, 1l y a eu circulation de phosphate dissous dans les eaux chargées d'acide carbonique et, près de la paroi quand le milieu cesse d’être acide, reprécipitation de ce phosphate, car l'analyse du calcaire formant la paroi intérieure de la grotte, au contact de l'argile, montre un enrichissement de sa teneur en phosphore. On y trouve, en effet, 0,77 d'acide phosphorique pour 1.000, »

Le gouffre de Padirac a fourni également des preuves en

! Boule, Bull. Soc. géol. France, 3e série, t. XXVII, p. 359.

? Boule et Cartailhac, la Grotte de Reilhac, 1889. — L'Anthropologie, 1892.

3 Thévenin, Etude géologique de la bordure-sud-ouest du massif central (Bull. carte géol. de France, n° 95, p. 126).

faveur de cette explication de l’origine des phosphorites du Quercy. Le calcaire pris par M. Thévenin à l'entrée du gouffre est normalement phosphaté, il contient o,42 pour 1.000 d'acide phosphorique, la terre de décalcification de ce calcaire en renferme 1 gr. 4, mais un échantillon de terre de l'intérieur de la grotte, pris assez loin des parois, renferme 3 gr. 9 d'acide phosphorique. Il y a done eu également dans la profondeur augmentation de la teneur en phosphate.

Enfin, l'argile du fond de la grotte contre la paroi a donné gr. 1 d’acide phosphorique, quoique le calcaire du fond ne soit que faiblement phosphaté.

M. Thévenin pense qu'on peut rejeter absolument l'origine hydrothermale des phosphorites et que rien ne justifie l'intervention des eaux lagunaires pour la corrosion des calcaires du causse. Il conclut, avec Dieulafait et M. Vasseur, qu’au début de l’époque tertiaire le calcaire du pays a été profondément corrodé. Il s’y est produit des crevasses, des gouffres, des cavernes, qui ont été remplis par le ruissellement pendant l'Eocène et l'Oligocène. « Pendant ce lent remplissage, des animaux sont tombés accidentellement dans les crevasses, d'autres ont vécu dans les grottes, les carnassiers ont pu y apporter des ossements de ruminants; quelquefois des portions de squelettes épars à la surface y ont élé entrainés. La décomposition des parties molles des animaux a fourni du phosphate d’ammoniaque qui, en attaquant le calcaire, a produit du phosphate de chaux, comme il s’en est formé dans les grottes de Minerve, de Bize, ete. Mais, l’origine animale du phosphate n'est que partielle, le calcaire du causse et l'argile de décalcification qui en provient contiennent des phosphates d'alumine et de chaux solubles dans les eaux chargées d’acide carbonique: ces eaux circulent à travers la masse argilo-sableuse et, en se concentrant dans les parties basses, en perdant leur acide carbonique au contact du calcaire, laissent déposer leurs phosphates et contribuent, pour une partie, à la formation des phosphorites. »

ES D PRIN Éd Le N

Coxczusioxs. — Comme on le voit par l'exposé qui précède, l'origine soit hydrothermale, soit exclusivement animale des phosphorites ne peut plus être admise depuis que l’analyse a démontré l'existence du phosphate de chaux dans le calcaire encaissant les divers gisements. |

Il n’est pas douteux que la phosphorite provient principalement des phosphates contenus à l’état normal dans les calcaires du causse, ainsi que de la décomposition des matières organiques entraînées dans les poches. Toutefois, nous pensons que sa formation ne s'est pas effectuée comme l'ont expliqué les auteurs cités précédemment. On ne peut admettre en effet qu'elle se soit produite lorsque l’eau, tenant les phosphates en dissolution, cessait d’être acide au contact des parois calcaires. Dans cette hypothèse, toutes les crevasses, grottes ou fentes ouvertes dans les calcaires qui contiennent du phosphore à l’état normal devraient renfermer de la phosphorite, car toutes ont été creusées, corrodées, agrandies par les eaux perdant assez vite leur acidité en ruisselant contre les parois. Maus 1l n'en est rien.

Les auteurs qui se sont occupés de cette question ont constaté que les poches de phosphates sont toutes fermées par le bas. Ils en ont déduit avec raison que les phosphorites ne proviennent pas, comme l’Apatite, des profondeurs de la terre:

Nous pensons qu'il est possible d'en déduire également l’explication de leur origine.

Il nous paraît évident que cette formation est le résultat de phénomènes dus à des successions de saisons humides et de saisons sèches, comme il s'en produit de nos jours, dans la plupart des régions à climat tropical. Il y aurait eu, alternativement, ruissellement des eaux de pluies, remplissage des poches, accompagné de la corrosion des calcaires et de la saturation de l’eau par les substances minérales et organiques, puis en second lieu, évaporation allant parfois jusqu’à la dessiccalion avec, parallèlement, précipitation de la phosphorite, du

sesquioxyde de fer et des diverses matières dissoutes auparavant par l’eau chargée d'acide carbonique.

Cette théorie de la formation des phosphorites nous semble, sinon certaine, du moins extrêmement probable. Elle explique en tout cas les observations faites au cours de l'exploitation des divers gisements. Elle fait comprendre pourquoi les phosphorites ne doivent se rencontrer que dans les poches des calcaires, c'est-à-dire dans les excavations fermées non seulement par le bas, mais latéralement.

Elle explique aussi la découverte signalée par Filhol, de reptiles transformés, disait-1l, en phosphate de chaux. Ces moulages résultent certainement, comme l'ont d'ailleurs admis la plupart des auteurs, du remplissage par la phosphorite de cavités laissées dans l'argile par la décomposition du corps des reptiles. A la suite de l'évaporation de l’eau, et quelquefois, de son épuisement complet, l'argile de décalcification s’est durcie, rétractée, fissurée. Les eaux de pluie arrivant ensuite ont rempli de nouveau l'excavation, corrodé et dissous une nouvelle quantité de substances minérales ou organiques, ainsi qu'une partie de la phosphorite précédemment formée, puis, après saturation de l’eau, une nouvelle période d'évaporation a déterminé la précipitation de la phosphorite avec le remplissage des fissures et des creux produits dans l'argile, pendant la saison sèche antérieure, De là, formation : des rognons, veinules et concrétions zonées rencontrées dans les gisements.

La production de la phosphorite ayant été proportionnelle à l'évaporation de l’eau et à la quantité de phosphates tenue en dissolution, il est évident qu'on ne peut trouver qu'une faible proportion de cette substance à l'intérieur des poches dont l'orifice était très réduit, de même que dans celles qui étaient alimentées par quelque source ou ruisseau, restituant en partie le volume perdu par évaporation.

Ainsi, la phosphorite n'a pu se déposer, même dans les poches fermées par le bas et latéralement, lorsque ces poches

se sont trouvées en communication avec les eaux d’une rivière ou d’un lac. On ne doit donc pas espérer rencontrer du phosphate de chaux sédimentaire dans le Quercy, à une altitude notablement inférieure à celle où il en a été découvert jusqu’à présent. De mème, la précipitation a dû cesser dans les excavations qui en contiennent, dès qu'elles ont été atteintes par

la nappe fluvio-lacustre de la période stampienne.

AGE DES PHOSPHORITES 11ÿ4