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LES MINÉRAUX INDUSTRIELS EN FRANCE 2 Cette publication est cofinancée par OPCA3

LES MINÉRAUX INDUSTRIELS EN FRANCE 2 Cette publication est cofinancée par OPCA3+ dans le cadre de la convention de coopération générale avec le ministère de l’Éducation nationale. 1 SOMMAIRE INTRODUCTION 1 CHAPITRE 1 : QU’EST-CE QUE LES MINÉRAUX INDUSTRIELS ? 4 1. ROCHES ET MINÉRAUX 5 2. CLASSIFICATION GÉOLOGIQUE 6 3. CLASSIFICATION CHIMIQUE 8 4. LA VARIÉTÉ DES MINÉRAUX ET GISEMENTS FRANÇAIS 10 CHAPITRE 2 : LES MULTIPLES USAGES DES MINÉRAUX INDUSTRIELS 15 1. UNE RESSOURCE INDISPENSABLE 16 2. LES 3 TYPES D'UTILISATIONS DES MINÉRAUX INDUSTRIELS 20 CHAPITRE 3 : L’EXTRACTION ET LA TRANSFORMATION DES MINÉRAUX INDUSTRIELS : CARRIÈRES ET USINES 27 1. L’EXTRACTION EN CARRIÈRE 30 2. LES PROCÉDÉS MINÉRALURGIQUES OU LA PREMIÈRE TRANSFORMATION 35 3. CONDITIONNEMENT ET TRANSPORT 47 4. UN IMPACT MAÎTRISÉ 48 CHAPITRE 4 : CARRIÈRES ET ENVIRONNEMENT 51 1. LE CADRE LÉGAL… ET AU-DELÀ 52 2. CARRIÈRES ET BIODIVERSITÉ 56 3. RÉAMÉNAGEMENTS ET AMÉNAGEMENTS DU TERRITOIRE 61 CHAPITRE 5 : UN DÉFI SOCIO-ÉCONOMIQUE 67 1. MÉTIERS ET FORMATIONS 68 2. L’APPROVISIONNEMENT DE NOS INDUSTRIES : ENJEUX DE COMPÉTITIVITÉ ET INDÉPENDANCE NATIONALE 74 SOURCES & REMERCIEMENTS 78 3 Depuis les premières pierres sommairement façon- nées jusqu’aux tablettes digitales, l’être humain a depuis toujours su utiliser les ressources miné- rales pour concevoir des outils qui matérialisent sa culture. Comme le dit le paléoanthropologue Pascal Picq, nos cousins avaient « une grande con- naissance des propriétés physiques de la matière, une capacité à opter pour des modes de débi- tage idoines en fonction du résultat escompté. » D’ailleurs les historiens évoquent l’âge de pierre, l’âge du cuivre, l’âge de bronze, l’âge de fer... D’hier à aujourd’hui, ce principe reste le même. Pour- tant, dans l’imaginaire collectif, les matériaux tirés de carrières sont considérés comme des produits sans valeur ajoutée, extraits et élaborés de ma- nière rudimentaire et surtout source d’inconvénients (poussières, bruit, modification du paysage…). Bien loin de cette image largement répandue, les minéraux industriels sont en fait des produits essentiels, intelligents et bénéfiques, qui consti- tuent des ressources aussi précieuses que mécon- nues. Leurs propriétés très spécifiques sont indis- pensables à la fabrication d’un nombre infini de produits artisanaux ou industriels, depuis les objets usuels de notre quotidien jusqu’aux technologies de pointe qui dessinent les usages de demain. Verre sous toutes ses formes (bouteilles pour vins et spiritueux, flaconnage de parfumerie et de phar- macie, arts de la table et verres spéciaux comme la vitrocéramique, etc), produits céramiques (carre- lage, lavabos, assiettes, briques…), énergies renou- velables, papiers et cartons, santé, agriculture, au- tomobile, aéronautique, aérospatial, cosmétique… Tous les secteurs utilisent les minéraux. Leur empreinte sur le territoire est inversement proportionnelle à cette multiplicité d’usages : de la même façon que l’agriculture totalise 2% d’emplois mais nourrit 98% de la population, les carrières de minéraux industriels ne représentent que 0,007% du territoire mais permettent de faire vivre, com- muniquer, soigner, transporter, éduquer, divertir les êtres humains sur l’ensemble du globe. La France a la chance de bénéficier d’un patri- moine géologique remarquable, dont l’exploita- tion a contribué de manière décisive à son déve- loppement industriel et économique dès la fin du XVIIIe siècle. Elle a ainsi développé un savoir faire précieux, pour lequel elle continue à rayonner dans le monde entier. Aujourd’hui encore, les secteurs de l’industrie extractive et première transformation mobilisent d’importants efforts de recherche et une très grande diversité de métiers, dont l’expertise doit être préservée. Cette brochure est une introduction pédagogique et non exhaustive à cette industrie lithique moderne. C’est une invitation à explorer cet univers minéral de l’infiniment petit dont le monde dépend et à découvrir l'habileté de l’homme à conjuguer fabri- cation de minéraux naturels et maîtrise des impacts sur l’environnement et l’humain, tout en ouvrant un nouveau champ des possibles en terme d’écolo- gie, en faisant des carrières une opportunité pour la biodiversité. Comprendre les minéraux industriels est d’autant plus essentiel aujourd’hui que l’accès aux gisements représente un enjeu stratégique pour l’avenir des territoires et le bien-être des générations futures. INTRODUCTION 4 QU’EST-CE QUE LES MINÉRAUX INDUSTRIELS ? Les minéraux industriels sont des matières premières naturelles non métalliques et non énergétiques, formées dans des environnements géologiques particuliers et extraites de l’écorce terrestre pour leurs propriétés physiques et chimiques. 1. 5 Un minéral est un solide naturel de composition chimique définie et à structure cristallisée, c’est-à-dire dans laquelle les atomes le constituant sont parfaitement « rangés ». Le diamant et le graphite sont deux minéraux, de même composition (du carbone pur) mais de structures différentes. Le quartz est un minéral formé de silicium et d’oxygène. Une roche est une association naturelle de plusieurs minéraux. Un granite, par exemple, est une roche composée de 3 minéraux : quartz, feldspath et mica. Certaines roches peuvent être composées à plus de 95 % par un seul minéral, comme le marbre, composé presque exclusivement de calcite. Présents dans des environnements géologiques très variés sous forme de roches plus ou moins consolidées, dures ou friables, imperméables ou poreuses, les minéraux industriels se distinguent par une grande diversité liée à leur nature pétrographique et à leur composition chimique. Ainsi, argile malléable, sable fluviatile ou mica feuilleté n’ont en apparence aucun point commun... mais appartiennent pourtant à la même famille. 1. ROCHES ET MINÉRAUX Mica Feldspath Quartz 6 1. QU'EST-CE QUE LES MINÉRAUX INDUSTRIELS ? Les roches et/ou minéraux représentent l’aboutissement de processus géologiques longs et complexes qui, dans la nature, façonnent et structurent en permanence les matériaux de l’écorce terrestre : ouverture et fermeture des océans, naissance des montagnes, érosion... Trois grands processus sont majoritaire- ment à l’oeuvre dans la croûte terrestre : le magmatisme, la sédimentation et le métamorphisme. Ils créent les trois gran- des catégories de roches de la croûte et conduisent à la formation de gisements de roches et minéraux industriels. 2. CLASSIFICATION GÉOLOGIQUE 7 Roches magmatiques Elles sont le résultat du refroidissement d’un magma (un liquide silicaté de haute température) qui peut s’effectuer en surface à la suite d’une éruption, et on parle dans ce cas de roches volcaniques ; ou bien refroidir et cristalliser lentement à plus ou moins grande profondeur : il s’agit alors de roches plutoniques. Exemples : perlite (roche volcanique), pegmatite et granite (roches plutoniques) Roches sédimentaires Elles se forment à la surface de la Terre ou au fond des océans, par dépôt de sédiments nés de l’érosion d’autres roches, transportés par les courants ou les vents et/ou transformés par l’action des organismes vivants. Exemples : sables, calcaires… Roches métamorphiques Anciennes roches magmatiques ou sédimentaires, elles ont été transformées en profondeur par augmentation de pression ou de température, généralement lors de la formation de chaînes de montagnes. Exemples : marbre, schistes... Pegmatite Granite Calcaire Marbre 8 La classification de tous les minéraux, industriels ou pas, repose sur leur composition chimique. On distingue 9 familles - ou classes - minéralogiques, parmi lesquelles les silicates et les carbonates. Mais l’industrie crée aussi des com- posés qui ont des caractéristiques proches des minéraux, comme les aluminates. Les silicates Les silicates sont les minéraux les plus répandus compte tenu de l’abondance du silicium et de l’oxygène : ils représentent à eux seuls plus de 90% des minéraux de la croûte terrestre avec près de 900 espèces inventoriées. Ils ont pour motif de base de leur structure le tétraèdre SiO4, dont le nombre et le mode d’agencement dans l’espace, la structure cristalline, constituent le second critère de leur classification. Leur composition chimique peut être simple comme celle du quartz (SiO2) mais devenir complexe par le jeu des substitutions d’atomes comme le remplacement d’une partie du silicium par de l’aluminium et l’ajout de différents cations. Dans cette classe, on trouve la silice sous toutes ses formes, les différentes familles de feldspaths, le talc, les micas, les argiles…. Lorsque les proportions d’aluminium dans la composition chimique augmentent, on les désigne sous le vocable de silicates d’alumine, comme c’est le cas pour l’andalousite. 3. CLASSIFICATION CHIMIQUE 1. QU'EST-CE QUE LES MINÉRAUX INDUSTRIELS ? Si O 2 LA STRUCTURE MOLÉCULAIRE DU TALC Si O OH Mg 9 Les carbonates Les carbonates se distinguent chimiquement par la présence du groupement anionique CO3. Avec près de 110 espèces reconnues, dont la calcite (CaCO3) et la dolomite (CaMg(CO3)2) très répandues, ils sont les consti- tuants fondamentaux de roches sédimentaires (calcaires, dolomies, craie…) mais aussi de certaines roches méta- morphiques (marbre, cipolins…). Leur abondance, associée dans certains cas à une grande pureté chimique, en font d’excellentes matières premières pour la fabrication de charges minérales blanches. Les aluminates Les aluminates ne désignent pas à proprement parler une classe minéralogique, car ils n’ont pas une origine naturelle. C’est un vocable d’origine industrielle qui correspond à un ensemble de substances naturelles ou façonnées dont les propriétés d’application sont essentiel- lement corrélées à leur teneur en alumine ou en alumi- no-silicates. On trouve dans cette catégorie les substances réfractaires dont la résistance à la chaleur croît avec la teneur en alumine comme les chamottes, les alumines calcinées, les ciments alumino-calciques... Les minéraux industriels sont identifiés sur la base de leurs principaux constituants minéralogiques et ces der- niers sont uploads/Industriel/ lesminerauxindustriels-2018-bd 2 .pdf