Nodules de sulfure de Fer

Certains niveaux de la craie renferment des nodules (des boules) de sulfure de Fer.
Le sulfure de Fer existe sous deux polymorphes : la pyrite cubique et la marcasite orthorhombique. En France, l’orthographe marcassite (avec 2 s) est acceptée, car le mot se prononce ainsi.


Aspect des nodules
La plupart des nodules observés sont détachés de leur encaissant crayeux. Ils se trouvent roulés par les vagues et les courants. Du fait de leur forte densité, ils se trouvent souvent rassemblés mécaniquement dans des placers. On distingue trois types principaux :

Les nodules subsphériques à pyrite
Ces nodules sont d’un jaune brillant et leur surface est tapissée de cubes, octoèdres ou dodécaèdres de pyrite de taille millimétrique. L’intérieur est grenu de manière isotrope.
Exemples : HG Tilleul 2, HG Antifer 2, niveaux de base du Cénomanien

Nodule à pyrite
Nodule subsphérique à pyrite, cassure

Les nodules à surface crêtée

Les deux types de nodule suivants sont les plus abondants dans la craie. N’ayant pas réalisé nous-mêmes d’analyse par diffractométrie de RX sur les échantillons récoltés, nous ne ferons que rapporter les conclusions d’études faites principalement sur des nodules du Cénomanien du Blanc-Nez.

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Tambuyser, Plinke et Dillen (1974) Pyrite or marcasite, Geode, 64-79
Tambuyser (1976) Morphology of the pyrite aggregates from cap Blanc-Nez, Mineralocal Record, juillet-août,181.
Pyrit und Markasit – Das eiserne Überall-Mineral, extraLapis, Nr. 11.
André Holbecq & Mickael Swialkowski, (2019), Pyrite et marcasite du Cap Blanc-Nez, Pas-de-Calais /  in Le Régne Minéral, hors série XXV/XXVI (2019-2020)
André Holbecq (2003), Minéraux & Fossiles N°3231 octobre, p. 24-32.
Ramdohr & Strunz (1967), Lehrbuch der Mineralogie, Stuttgart, Enke.
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Nous n’avons pas pu nous procurer ces références. Par contre, elles sont citées dans une discussion wikipedia ou sur le forum Geoforum.
André Holbecq souligne que :
L’habitus fibroradié ne doit pas impliquer l’identification d’une marcassite. A ce propos, rappelons l’existence de la « pyrite soleil » de Sparta dans l’Illinois (USA).

Processus de formation des nodules (André Holbecq)
Cela commence par une accumulation de petits cristaux groupés sans orientation particulière, constituant le noyau central. Seuls ces cristaux localisés à la périphérie de tels aggrégats peuvent continuer à croître. Ils croissent donc en éventail selon les rayons issus du centre de l’accumulation, et ceci pour une bonne raison: s’ils entraient en contact avec leurs voisins, ils suivraient plus volontiers l’orientation des cristaux voisins. Tout ceci a été décrit par Grigorev en 1961 sous le nom de « sélection géométrique ». Mais cette croissance rayonnante un peu anarchique va laisser des vides entre les cristaux et rendre la pyrite poreuse, ce qui est évident quand on observe l’avidité avec laquelle elle s’imbibe de colle cyanoacrylate (le meilleur moyen pour la conserver et bloquer le processus de « pourrissement » dû à des bactéries (Thiobacillus).
Les Thiobacillus sont des Protéobactéries sulfo-oxydantes. Elles jouent un rôle important dans le cycle du soufre et sont capables de se procurer de l’énergie en transformant les substances sulfure-réduites en sulfure d’hydrogène (H2S) et le sulfure élémentaire (S) en ion sulfate (SO42–).


Milieu de formation des nodules : Les nodules se forment dans la boue crayeuse en milieu anaérobie ou dysoxique, sous le front redox.
Dans ce milieu (source Wikipedia) vivent les micro-organismes sulfato-réducteurs (MSR) ou réducteurs de sulfate. Ils sont encore appelés procaryotes sulfato-réducteurs (PSR) et forment un groupe de microorganismes comprenant les bactéries sulfato-réductrices (BSR) et les archées sulfato-réducteurs (ASR). Ces deux sous-groupes peuvent effectuer leur respiration anaérobie en utilisant le sulfate (SO42−) comme accepteur d’électron final, en le réduisant en sulfure d’hydrogène (H2S). Par conséquent, ces micro-organismes sulfidogènes « respirent » du sulfate plutôt que de l’oxygène moléculaire (O2), qui est l’accepteur d’électrons final réduit en eau (H2O) dans la respiration aérobie.
Il se produit :

  • une réduction du Fer  Fe3+ → F2+
  • une réduction des sulfates (SO4)2-  → S0  → S2-

Le fer et le soufre s’unissent pour former de la pyrite ou de la marcasite.

Nodule à surface crêtée, surface

Nodule à surface crêtée, cassure

Les nodules à surface mamelonnée

Nodule à surface mamelonnée, en place et extrait.

Nodules roulés par la mer – plage de Villerville – cliché Elster Boo