Processus de formation des minéraux dans les ossements

Minéraux formés au cours de la diagenèse

D’une manière générale, la pyrite (FeS₂) se forme lorsque le fer ferreux (Fe²⁺) des sédiments entre en contact avec l'hydrogène sulfuré (H₂S). Celui-ci joue un rôle important en biologie. En milieu d’eau douce, il est principalement produit par la dégradation des composés soufrés lors de la décomposition de la matière organique par des bactéries sulfureuses. En milieu marin, il provient essentiellement de la réduction bactérienne des sulfates [SO₄^2-]. La réaction du fer avec l’hydrogène sulfuré donne un premier composé, un monosulfure de fer (FeS) qui, réagissant à nouveau avec H₂S ou avec le soufre élémentaire, donne de la pyrite. Plusieurs générations de pyrite ont été identifiées.

Au tout début de la diagenèse, le fer provenant de la dégradation de l’hémoglobine et le soufre provenant de l’hydrolyse des protéines peuvent réagir et précipiter pour former une première génération de pyrite (pyrite endogène) qui va se déposer à l’intérieur des canaux de Havers et dans les micro-espaces résultant de la décomposition des cellules osseuses. Cette réaction a lieu dans un environnement non-marin, continental, comme l’était Bernissart au début du Crétacé. Les reconstitutions du milieu de l’époque se sont basées sur les divers fossiles trouvés dans les argiles de Bernissart, et la palynologie a permis de dater les argiles de 125 millions d’années.

Le second minéral le plus important formé au cours de la diagenèse est la barytine [Ba(SO₄)]. Ce minéral précipite à partir de fluides contenant du baryum (Ba) dans des sédiments anaérobies riches en matière organique. Il s’est formé après la pyrite au cours de la phase de perminéralisation.

Minéraux formés après exhumation des Iguanodons

La comparaison des échantillons de 1878 avec ceux d’un forage carotté de 2002 n’ayant pas subi les 130 années à l’air libre a permis de bien différencier les phénomènes liés à la diagenèse elle-même de ceux liés à l’exposition à l’oxygène et à des températures et des degrés d’humidité relative variables.

Les principaux minéraux formés par l’oxydation de la pyrite au contact de l’air et de l’humidité ambiants sont des sulfates ferreux hydratés dont les plus abondants sont de loin la szomolnokite (FeSO₄.H₂O) et la rozenite (FeSO₄.4H₂O). Ce phénomène d’oxydation de la pyrite libère des acides qui, en dégradant l’argile wealdienne infiltrée ou adhérant aux ossements, peuvent induire la formation d’autres minéraux sulfatés plus complexes.

Le gypse [Ca(SO₄).2H₂O] est le résultat de la réaction du calcium issu de la dissolution de l’apatite osseusepar ces mêmes acides avec les sulfates provenant de l’oxydation de la pyrite.