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Minerai C‘est une substance utile, minérale naturelle solide renfermant une ten

Minerai C‘est une substance utile, minérale naturelle solide renfermant une teneur suffisante en métal ou matière première dont l'extraction génère des profits. Cette substance peut être exploitée et vendue après un traitement industriel physico-chimique. Ce traitement s'appelle la minéralurgie. Gîte-gisement Quelques définitions essentielles Gîte minéral Toute concentration anormale dans le sous-sol de minéraux utiles à l'Homme, quelle que soit sa taille, son volume et sa valeur. C'est une notion purement géologique. Gisement minéral Toute masse de substance minérale susceptible d'être exploitée dans les conditions techniques, économiques et sociales du moment. La notion de gisement minéral est directement dépendante de la satisfaction de besoins industriels et de profits. C'est une notion essentiellement économique qui varie selon le moment. On lui rattache la notion de réserves, de ressources, de teneurs et de tonnages. Gîtologie Etude descriptive des gisements (environnement géologique, minéralogie, géométrie de la minéralisation). Métallogénie Etude de la genèse des minéralisations d'un gîte (somme des processus à l'origine du gîte tel qu'il est observable aujourd'hui). En anglais Remarque Gîte métallifère & Gisement = Ore Deposit ; L'encaissant = Surrounding rocks : désigne les roches qui contiennent le gîte ; Indice minéralisé / anomalie = Mineral occurrence /anomaly; Corps minéralisé = Ore body ; Minéralisation = Mineralization : désigne l'existence de minéraux anormaux par rapport aux roches banales encaissant Minerai = Ore : au sens du mineur désigne tout minéral ou association minérale susceptible d'être exploité(e) pour l'obtention d'un ou plusieurs métaux. On lui associe la notion de teneur (=grade) et de seuil limite d'exploitabilité ; Gangue = Gangue : minéraux sans utilité associés au minerai. Formation d'un gisement Afin de définir une anomalie il faut en comparer la teneur moyenne à la composition chimique moyenne de la croûte terrestre (Clarke et Washington, 1924) : le Clarke anomalie: Concentration anormale d'un minerai par rapport à sa teneur moyenne dans la croûte terrestre. Clarke: Défini par Clarke et Washington en 1924, il représente la concentration moyenne d'un élément dans la croûte terrestre (océanique et continental) Nom Symbole chimique Numéro atomique Clarke (%) Aluminium Al 13 8,00 Cuivre Cu 29 0,0058 Fer Fe 26 5,8 Manganèse Mn 25 0,100 Nickel Ni 28 0,0072 Or Au 79 0,0000002 Uranium U 92 0,00016 Zinc Zn 30 0,0082 Clarke pour quelques éléments économiquement importants de la croûte terrestre Remarque : les valeurs du clarke de ces éléments peuvent légèrement varier selon les auteurs. Vient ensuite, Le facteur d'enrichissement (ou de concentration) qui est le coefficient multiplicateur qui permet d'atteindre la teneur limite d'exploitabilité pour un élément. Il est d'autant plus élevé que l'élément est rare dans la croûte. Un gîte minéral représente un objet géologique exceptionnel dans lequel des processus naturels de concentration ont conduit à élever la teneur de certains éléments au-delà de la teneur limite d'exploitabilité. Rappel : processus de formation des gisements Les processus de formation d'un gîte ou d'un gisement prennent du temps et comprennent les grandes étapes suivantes : mobilisation → extraction → transfert → accumulation. La notion de piège est intimement liée à la notion de déséquilibre (si un fluide est en équilibre avec son environnement, il ne se passe rien), et donc à l'existence de gradients dans les paramètres intensifs régissant le comportement du fluide : pression (fluide), température, potentiels chimiques. Les gradients les plus forts ( les plus efficaces en termes de piège) sont, dans la croûte terrestre, ceux qui concernent les potentiels chimiques, en particulier lorsque un fluide percole des roches avec lesquelles il n'est pas en équilibre. Les réactions chimiques qui s'ensuivent (phénomènes métasomatiques) sont source de déstabilisation des complexes en solution et, par suite, de dépôt de minéralisation, souvent à forte teneur. Les gradients thermiques peuvent être également efficaces, par exemple lors de l'émergence de sources thermales dans un fond marin, qui résulte en un choc thermique très brutal, et le dépôt immédiat de substances utiles, également souvent à forte teneur. Dans la croûte elle-même, les gradients thermiques sont nécessairement plus faibles, mais peuvent être efficaces si une source de chaleur importante (exemple : une roche d'origine magmatique en train de refroidir) est présente dans un environnement froid (la croûte supérieure). Gradients chimiques et gradients thermiques se combinent de façon efficace lors de mélanges de fluides (à l'interface socle-bassin dans les gisements d'uranium de type discordance). Les gradients de pression sont, par nature, beaucoup plus progressifs, mais peuvent parfois devenir très forts, par exemple lors de l'ouverture brutale de systèmes de fractures avec décompression concomittante, ébullition et dépôt, comme dans le cas de nombreux gisements d'or épithermaux. A retenir : Notion de minéralisation Fondamental Les types morphologiques de concentration minérale sont les suivants : minéralisation massive, ou disséminée dans la roche support, minéralisation concordante avec son enveloppe (gisement stratiforme par exemple), minéralisation discordante : •lentilles, amas (Masse minérale, de forme irrégulière, enveloppée de roches (roches encaissantes) dont la nature est différente) •Filons (Remplissage d'une fracture (faille, diaclase) dans une roche (dite roche encaissante) par un matériau différent de la roche)., stockwerks(Mot allemand, en anglais stockwork. Minéralisation sous forme de réseau très densifié de petits filons. (épontes, toit, mur) Pipes (Sorte de cheminée d'explosion volcanique) et cheminées. Les notions suivantes, fondamentales, seront évoquées par la suite : Notion de gangue. Minéralisation syngénétique, épigénétique. syngénétique Minéralisation qui s'est formée en même temps que la roche encaissante. épigénétique Minéralisation qui s'est formée après la roche encaissante. Types de gisements CLASSIFICATION DES GISEMENTS 1. Les différentes classifications 2. Une classification génétique 2.1. Les gîtes liés au magmatisme 2.2. Les gîtes liés à l’hydrothermalisme 2.3. Les gîtes liés à la sédimentation 2.4. Les gîtes d’enrichissement supergène 3. Cas particulier des gisements d’or orogéniques LES DIFFÉRENTES CLASSIFICATIONS • En s’appuyant sur les analogies entre les gîtes métallifères, des classifications peuvent être constituées. • Une classification aura pour but de faciliter la découverte de nouveaux gîtes minéraux en se basant sur des similitudes avec des gîtes connus actuellement. • La création de telles classifications nécessite en premier lieu, l’inventaire des gîtes minéraux. • Il existe différents systèmes de classification concernant les gisements. • Une classification pourra être descriptive ou interprétative à caractère génétique, suivant les critères choisis : les classifications descriptives se rapportent a des observations contrairement aux classifications génétiques qui se basent sur l’interprétation du mode de formation des différents gîtes. • La substance, la morphologie, la température et la profondeur de formation (Lindgren, 1933) ou la nature des roches associées au gisement (Jèbrak, 2004) ont ainsi été utilisées pour classer les gîtes minéraux. • La relation gîte métallifère et contexte géodynamique et géologique a été soulignée par Mitchell & Garson (1981) ; Sillitoe (1972). Ce type de classification est notamment utile pour comprendre la distribution spatiale des gisements. • Les classifications peuvent aussi se baser sur le lien génétique du gisement avec des processus magmatiques, hydrothermaux ou sédimentaires (Beaudoin, 2002). • Cette approche a été privilégiée ci-dessous pour classer les gisements d’un point de vue général. ENVIRONNEMENT GEOLOGIQUE EXEMPLES Ignées Intrusives Roches Mafiques et Ultramafiques Régions stables Régions instables Croûte océanique Stillwater Ni-Cu, Cr, PGE & Fe- Ti-V Cu-Ni-PGE dans les Rifts Ni-sulfuré dans les Komatites Ti dans les Anorthosites Cr dans les Ophiolites Roches Alcalines P-Fe et PGE dans les Carbonatites Diamant dans les Pipes de kimberlites Intrusions intermédiaires à Felsiques Fe magmatique, Porphyres à Cu, Porphyres à Mo, Skarns, Pégmatites Extrusives Volcanisme sub- aérien Volcanisme sub- marin Au-Ag épithermal, Au type Carlin Basaltes – Andésite à Cu Amas sulfurés volcanogéniques (VHMS), Fe, Hg. Roches Sédimentaires Chimiques Clastiques Carbonates Epigénétiques Banded Iron Formation (BIF) et Ironstone Mn d’affiliation sédimentaire Phosphates, Evaporites Zn-Pb type SEDEX, Cuivre type lits rouges, U, Cu-U-Au, Cuivre-Or-Oxydes de Fer (IOCG), Placers et Paléoplacers (Gold Deposits) Pb-Zn (Ba-F) MVT Amas de sidérite Métamorphisme Régional et tectonique cassantes Gisements filoniens Au dans zones de cisaillements Filons de Quartz aurifères (Low sulfidation) Filons à Ag-Pb-Zn Filons à Pb-Zn-Ba-F Filon type Cobalt Gisements d’Altérations Météoriques Ni Latéritique Bauxites Placer Classification du géologue (processus minéralisateur) Méthode Pour les géologues, les principales classifications reposent sur les processus responsables de la minéralisation. Cette classification présente cependant quelques inconvénients, comme le fait qu'il est parfois difficile de rattacher certains gisements à une catégorie unique. Cependant elle a l'avantage de s'appuyer sur les processus géologiques classiques et permet d'être prédictif sur les potentialités de l'existence d'un gisement en fonction de l'histoire géologique de la zone explorée. Par exemple certains gisements sont formés par des processus magmatiques, d'autres par des processus sédimentaires et d'autres encore sont liés à l'altération des roches en surface. Une catégorie importante de gisements est associée à la circulation des fluides hydrothermaux. Les gisements magmatiques Les gisements de chromites des complexes basiques-ultrabasiques, formés par une modification de la séquence de cristallisation d'un magma Les gisements de magnétite et de platinoïdes des complexes basiques-ultrabasiques, formés par des processus magmatiques et/ou hydrothermaux Les gisements de sulfures formés par immiscibilité magmatique Les autres gisements magmatiques Les gisements hydrothermaux et associés aux fluides de bassins Les gisements de sulfures massifs volcanogènes ou VMS (Volcanogenic Massive Sulfide) Les gisements associés aux porphyres Les gisements sédimentaires exhalatifs (SEDEX) uploads/Geographie/ mineralisations-partie-ii-converti.pdf