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1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK LES GISEMENTS MÉTALLIFÈRES géologi

1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK LES GISEMENTS MÉTALLIFÈRES géologie et principes de recherche COURS DE METALLOGENIE FILIÈRE S.T.U. S5 PR. A. WAFIK 1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK PLAN DU COURS AVANT-PROPOS I. GENÉRALITÉS : DEFINITIONS II. MORPHOLOGIE DES CORPS MINERALISES III. TEXTURE ET STRUCTURE DU MINERAI IV. LES RELATIONS DES CORPS MINERALISES AVEC LES ROCHES ENCAISSANTES V. LES METHODES D’ETUDE DES GITES MINERAUX VI. LES PROCESSUS DE CONCENTRATION QUI INTERVIENNENT DANS LA FORMATION DES GISEMENTS MÉTALLIFÈRES VII. OU PEUT-ON TROUVER LES GISEMENTS METALLIQUE ? VIII. CLASSIFICATION DES GISEMENTS METALLIFERES IX. QUELS SONT LES RESSOURCES MINÉRALES AU MAROC AVEC QUELQUES EXEMPLES : BIBLIOGRAPHIE 1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK AVANT-PROPOS Toute discipline scientifique progresse selon un mouvement plus ou moins continu et selon les avancées scientifiques et technologiques. La connaissance des gisements métallifères est en plein essor. Elle doit beaucoup aux pionniers et se développe selon les des étapes allant de la simple observation jusqu’à la classification et l’interprétation, en passant par la comparaison et l’analyse. Ce cours est un aperçu simplifié des notions de base sur la métallogénie, qui est une discipline « autonome » et qui se place au carrefour des différentes disciplines de la géologie. 1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK I GENÉRALITÉS : A- Notes historiques de la découverte des métaux à l’art des mines La recherche des substances minérales est l’une des plus anciennes activités humaines. Après avoir utilisé bois, os, coquille, silex, argile, (l’âge de pierre), l’homme a découvert la malléabilité de certains métaux que l’on rencontre à l’état natif (cuivre, or, argent). Il a observé la fusion des métaux natifs ou d’autres réfractaires (oxydes, carbonates) par du charbon de bois (1ère métallurgie accidentelle). La fusion de certains minerais complexes lui fournissait les premiers alliages « bronze, laiton », (l’âge de bronze). En apprenant à associer la production de bronze à la présence, dans le minerai de cuivre, d’un minéral noir ou brun à éclat résineux : la cassitérite (SnO2) , le métallurgiste primitif prenait peu à peu conscience à sa manière , de la notion de minéral. L’obtention du Fe, qui nécessite une température plus élevée n’est apparu dans le bassin méditerranéen qu’environ 13 siècles avant J.C. Parallèlement à ces découvertes se développe « l’art des mines ». Dès 2500 ans avant J.C., les Grecs exploitaient des filons aurifères (mines de Cassandre) et les fameuses mines de plomb-argentifère du Laurium (au moins 1000 avant J.C.), étaient dotées de laveries pour la concentration du minerai. Le premier exposé cohérent de « l’Art des Mines » qui nous soit parvenu, ne remonte qu’au 1556 : « De Re Metallica » du Saxon Georgius Agricola. La formulation de plus en plus précise de l’Art des Mines, les observations faites dans les exploitations minières contribuèrent largement à la naissance de la géologie, qui n’aurait été possible sans les progrès de la minéralogie, de la chimie générale et de la cristallographie. Après une longue période consacrée à la théorie, la géologie se mit enfin au service de la recherche et l’exploitation minérale. L’Ecossais Hutton, introduit en 1788 sa théorie « Plutonienne » qu’il appliquait à tous les dépôts minéraux, cette théorie s’oppasait à la théorie de Werner pour qui toutes les roches prennent naissance dans un milieu aqueux marin. En 1841, le Français Daubré, synthétisa la cassitérite selon la réaction suivante : SnCl4 + 2H2O SnO2 + 4 HCl 1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK Et en conclua que le minerai d’étain se forme à partir de vapeurs venat de la profondeur et contenant : eau, F, Cl, B. Il a défini ainsi ce qu’on appelle aujourd’hui « gîtes *pneumatolytiques ». En 1847, Elie Beaumont, distingue nettement les ségrégations –à l’intérieur de ces roches ignées- et les dépôts formés par les émanations chaudes, provenat des intrusions : « Ce sont les gisements qualifiés d’hydrothermaux ». Avec Vogt (1893), Posepny (1894), De Launay (1893-1913), Lindgren (1913-1933), s’établit la liaison entre un grand nombre de dépôts minéraux et les roches ignées. Des études plus récentes ont relmis en doute l’apparentement d’un grand nombre de gisements avec les roches ignées. Beaucoup d’entre eux considérés comme formés à l’intérieur de l’écorce « endogène », ont pris naissance en partie au moins à la surface de l’écorce et sont « exogènes ». D’autres auteurs tel que Spurr (1923), Bilibine (1955), Mac Cartney (1964), Routhier (1963), Bouladon (1968), .. ont pris le relais en fondant des modèles de mise en place des concentrations minérales et des gisements métalliques. Comme nous venons de la voir les minéraux sont à la base de toutes les civilisations, la diversification des besoins en matières premières minérales s’est faite sentir au cours du XXème siècle. En apprenant à reconnaître et à utiliser les propriétés de divers minéraux et métaux, les hommes se crèent peu à peu des besoins. Pour satisfaire ces besoins, il fallut des quantités croissantes de produits minéraux ; de cette manière se développa la recherche minière. Mais on s’aperçut vite que certains gisements étaient trop petits ou à teneur trop basse, pour valoir la peine d’être exploités, dans les conditions techniques, économiques et sociales du moment. Ainsi apparaissent les notions d’exploitabilité des gîtes et secondairement, de profit résultant de leur exploitation. La notion de gisement minéral est indissociable de celle de satisfaction de besoins industriels et secondairement, de profit. B- Définitions Les minéraux sont à la base des civilisations : après l’âge de la pierre, l’humanité a toujours cherché à diversifier ses sources de matières premières (cuivre, fer, …). L’étude des gîtes minéraux est à la base de la géologie. Après les alchimistes du moyen âge, les premières études scientifiques sont celles des érudits de la renaissance en Europe centrale, en particulier Goerge Bauer (1494-1555), dit Agricola. Les travaux ont ensuite suivi les développements de la métallurgie, en particulier en Europe centrale et dans l’ouest-américain. 1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK En apprenant à reconnaître à utiliser les propriétés des divers minéraux et métaux, les hommes se créent peu à peu des besoins, il fallut des quantités croissantes de produits minéraux ; de cette manière se développa la recherche minière. Mais on s’aperçut vite que certains gisements étaient trop petits ou à teneur trop basse pour valoir la peine d’être exploités dans les conditions techniques, économiques et sociales du moment. Ainsi apparaissent les notions d’exploitabilité des gîtes. 1- La métallogénie : « la science des gîtes métallifères » : c’est à la fois une science fondamentale et une science appliquée. Elle vise à décrire les gîtes minéraux, à comprendre leur mécanisme de formation et à fournir à l’explorateur minier des guides de prospection. Le terme gîtologie en désigne la partie descriptive. L’étude des gîtes métallifères s’appuie sur un vocabulaire concis et rigoureux. 2- Un minerai métallique : c’est un minéral ou une substance minérale susceptible d’être exploitée pour l’obtention de un ou de plusieurs métaux. On distinguera les concentrations métallifères où l’on va détruire la structure des minéraux pour en extraire un élément, par exemple la sphalérite pour le zinc, des concentrations de minéraux industriels où l’on conserve la structure naturelle tout en l’aménageant comme c’est le cas pour l’amiante. 3- Un gisement : est une masse de minerai métallique ou une concentration minérale anormale en éléments métalliques dans l’écorce terrestre, et qui est exploitable économiquement. La notion de gisement repose sur une base économique, elle-même dépend de facteurs naturels non modifiables la nature du minerai, de sa teneur et tonnage, de sa localisation géographique, et de facteurs techniques, scientifiques et économiques variables dans le temps des coûts métallurgiques (le coût et le mode de traitement etc.) et à la structure du marché tel que l’existence d’une concurrence plus ou moins vive. D’un point de vue géologique un gisement constitue un volume de roche. Sa position, sa forme, son contenu minéral et chimique sont en relation avec les traits géologiques locaux et régionaux des terrains qui l’entourent. La genèse du gisement doit être interprétée à la lumière de l’histoire géologique du district qui le contient, c’est à dire les faits relatifs à la sédimentation, au métamorphisme, à la granitisation, au volcanisme et à la tectonique. L’exploitabilité (le profit) va être quantifiée par deux paramètres :  La teneur : Terme courant, c’est le pourcentage de l’élément intéressant contenu dans le minerai. L’exploitabilité est définie par une teneur seuil appelée teneur de coupure. C’est la teneur limite, minimal au dessus de laquelle il est intéressant d’exploiter une masse de roche, cela différencie une masse de roche quelconque d’un minerai. 1 Cours de Métallogénie STU_S5 Pr . A. WAFIK  Le tonnage : Masse (volume) total d’élément qu’on va pouvoir extraire avec profit du gisement. Pour valider l’exploitabilité d’un gisement il faut : Une teneur suffisante Un tonnage suffisant Donc des matériaux suffisamment concentrés dans une roche permettent l’exploitation rentable du gisement. FIGURE 1 :Evolution de la production et du prix du Cuivre sur 120 ans. Statistiques de l’USGS, uploads/Geographie/ cours-stu-05-2020.pdf