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RESSOURCES MINÉRALES Origine, nature et exploitation Nicholas T. Arndt Professeur à l’université Joseph-Fourier, Grenoble Clément Ganino Maître de conférences à l’université de Nice - Sophia Antipolis Préface de Claude Allègre www.biblio-scientifique.net

Ressources Minérales_ Cours Et Exercices Corrigés

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    RESSOURCES

    MINRALESOrigine, nature et exploitation

    Nicholas T. Arndt

    Professeur luniversit Joseph-Fourier, Grenoble

    Clment Ganino

    Matre de confrences luniversit de Nice - Sophia Antipolis

    Prface de Claude Allgre

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    Illustration de couverture: fer ruban de la mine de fer Tom Price, Palabora, Australie(Photographie de Kurt Konhauser).

    Dunod, Paris, 2010ISBN 978-2-10-055081-4

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    Laphotocopienonautoriseestundlit.

    PRFACE

    Depuis le milieu du XIXesicle, ltude des gisements minraux a occup une placecentrale dans lenseignement et la recherche des sciences gologiques. Du coup, lagologie occupait une place centrale dans lconomie.

    Dans les annes soixante-dix, la suite du clbre rapport au Club de Rome

    Halte la croissance qui annonait une pnurie gnralise de matires premires,il y eut de par le monde des initiatives et des financements pour stimuler encore plusles recherches dans ces domaines.

    Puis, trs brutalement, lintrt est retomb et, en consquence, lactivit aussi.La raison tait conomique.En partie cause de lvolution technologique qui a minimis leur usage, en partie

    par suite de lessor dune industrie du recyclage, les rserves de matires premiressont apparues comme suffisantes. Les cours ont chut. Lindustrie minire sestreconcentre sur quelques grands groupes. La prospection minire a considrablement

    diminu, et les emplois de gologues avec. Du coup, lactivit denseignement et derecherche a chut dans tous les grands pays industrialiss, sauf peut-tre au Canadaet en Australie.

    Aujourdhui, nouveau choc, la conjoncture se retourne.Lessor conomique des grands pays asiatiques, Chine, Inde, Core, bientt

    Indonsie, ncessite de plus en plus de matires premires minrales. Le dveloppementdes nouvelles technologies, soit nergtiques, soit informatiques, ncessite lusagede mtaux rares quon a jusque-l peu prospects (indium, lithium, tantale, terresrares) et dont les rserves prouves semblent trs insuffisantes. Avec la reprise dudveloppement du nuclaire, luranium devient lui aussi une ressource potentiellementrare.

    Du coup, la ncessit de reprendre lactivit de prospection minire devient uneurgence. Mais il y a un hic, il y a un pralable, cest de former des spcialistes. Car lamajorit des anciens experts sont la retraite. Il faut aussi sengager vers une activitde recherche fondamentale en gochimie afin de prospecter les mtaux rares etluranium et les gisements mtalliques faibles teneurs.

    Ce livre concerne la mtallognie, cest--dire la science des gisements minraux.Cette science est au carrefour de la gochimie, de la ptrographie, de la gologiestructurale mais aussi de la chimie et de la mtallurgie. Science carrefour, science

    difficile et pourtant, comme on la dit, indispensable aux socits humaines. Maisles gisements minraux posent un extraordinaire et fascinant problme gochimique

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    Prface

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    en eux-mmes. Comment et pourquoi des lments chimiques habituellementdisperss dans lcorce terrestre se concentrent-ils en quelques lieux ? Si loncomprend ces processus, on comprendra coup sr quelques mcanismes go-chimiques fondamentaux.

    Cest dans ce contexte que doit tre situ le livre de Nicholas Arndt et ClmentGanino.Il va opportunment combler une grande lacune.Bien document, bien crit, combinant descriptions gologiques prcises et inter-

    prtations gochimiques, cherchant replacer les problmes gologiques dans lecontexte conomique mondial, il constitue un excellent livre de rfrence pour lestudiants, mais aussi les chercheurs en gosciences qui voudraient apprendre ou serorienter vers un domaine qui va coup sr connatre une seconde jeunesse.

    Il faut chaleureusement fliciter les auteurs pour cette excellente initiative qui

    vient point nomm !Claude ALLGRE

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    Laphotocopienonautoriseestundlit.

    TABLEDESMATIRES

    Prface de Claude ALLGRE V

    Avant-propos XI

    Chapitre 1 Introduction la gologie conomique 1

    1.1 Quest-ce que la gologie conomique ? 1

    1.2 Pic de cuivre et dautres substances 5

    1.3 Quest-ce quun minerai ? Un gisement minier ? 101.3.1 Quest-ce quun minerai ? 101.3.2 Quest-ce quun gisement ? 14

    1.4 Les facteurs qui influencent la possibilit dexploitation dun gisement 161.4.1 Teneur et tonnage 161.4.2 Nature du minerai 18

    1.4.3 Localisation du gisement 201.4.4 Les facteurs conomiques, politiques et techniques 20

    Bibliographie 21

    Chapitre 2 Classification, rpartition et utilisation des mineraiset gisements 23

    2.1 Classifications des minerais 232.1.1 Classification par utilisation du mtal ou du minral dintrt 272.1.2 Classification par type de minraux 28

    2.2 Classifications des gisements 292.2.1 Une grande diversit de classifications pour une grande diversit

    de gisements 292.2.2 Vers une classification des gisements base sur les processus minralisateurs 32

    2.3 Rpartition mondiale des gisements 332.3.1 Les facteurs gologiques 342.3.2 Les facteurs gographiques, conomiques, politiques et sociologiques 36

    2.4 Production globale, consommation et commerce des ressources minrales 36

    2.5 Ressources minrales et exploitation minire en France mtropolitaine 47Bibliographie 50

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    Table des matires

    VIII

    Chapitre 3 Les gisements magmatiques 51

    3.1 Introduction 51

    3.2 Les gisements de chromites du complexe du Bushveld, formspar une modification de la squence de cristallisation dun magma 51

    3.3 Les gisements de magntite et de platinodes du complexe du Bushveld,forms par des processus magmatiques et/ou hydrothermaux 56

    3.4 Les gisements de sulfures forms par immiscibilit magmatique 583.4.1 Le gisement de sulfures de nickel de Kambalda (Australie) 59

    3.4.2 Les gisements de sulfures de nickel de Norilsk-Talnakh (Russie) 64

    3.4.3 Les autres gisements de sulfure de nickel 72

    3.5 Les autres gisements magmatiques 72

    3.6 Conclusion 74Bibliographie 74

    Chapitre 4 Les gisements hydrothermaux 77

    4.1 Introduction 77

    4.2 Les facteurs cls pour la formation dun gisement hydrothermal 774.2.1 Source de mtaux 78

    4.2.2 Source et nature des fluides 79

    4.2.3 Le moteur de la circulation des fluides 814.2.4 Un site et un mcanisme de prcipitation 82

    4.3 Les principaux exemples de gisements hydrothermauxillustrant les processus mtallogniques 834.3.1 Les gisements damas sulfurs ou sulfures massifs volcanogniques

    (ou VMS Volcanogenic Massive Sulfide) 84

    4.3.2 Les gisements de porphyres 93

    4.3.3 Les gisements sdimentaires exhalatifs (SEDEX) 101

    4.3.4 Les gisements de type Valle du Mississipi

    ou Mississipi Valley Type (MVT) 1054.4 Les autres types de gisements hydrothermaux 108

    4.4.1 Les gisements stratiformes de cuivre contenus dans les sdiments 109

    4.4.2 Les gisements duranium 110

    4.4.3 Les gisements doxyde de fer, cuivre, or(en anglaisIron-Oxide copper gold(IOCG) deposits) 113

    4.4.4 Les gisements dor 114

    4.4.5 Les gisements de skarn 118

    4.5 Conclusion 118Bibliographie 119

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    Table des matires

    Chapitre 5 Les gisements forms par des processus sdimentaireset de surface 121

    5.1 Introduction 121

    5.2 Les gisements de placers 123

    5.2.1 Les placers or 1255.2.2 Les minraux lourds dans les plages de sable 1325.2.3 Les diamants alluviaux 1345.2.4 Les autres placers : tain, platine, thoriumuranium 136

    5.3 Les gisements de fer sdimentaires 1365.3.1 Introduction 1365.3.2 Catgories et caractristiques des gisements de fer 138

    5.4 Les autres gisements sdimentaires : Mn, phosphates, nitrates, sels, soufre 143

    5.5 Les latrites 1455.5.1 La bauxite 1455.5.2 Les latrites Ni 1505.5.3 Les autres gisements latritiques 152

    5.6 Laltration supergne 152

    Conclusion 155

    Bibliographie 155

    Chapitre 6 Avenir de la gologieconomique 157

    6.1 Introduction 157

    6.2 Lexploitation des terres-rares, lments peu courants mais ncessairesen petites quantits pour des produits de haute technologie 158

    6.3 Lexploitation du lithium, un exemple dinteraction entre gographie,conomie, politique, environnement et prospection 159

    6.4 Conclusion : lexploitation et lexploration minire dans le futur 162

    Rfrences 165

    Index 169

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    AVANT-PROPOS

    Pendant lanne qui a prcd lcriture de ce livre, les prix des mtaux se sont levs des niveaux record avant de perdre la moiti de leur valeur. Laugmentation desprix a t provoque par lacclration de la demande de la Chine et des autres paysmergents ; la chute a t provoque par la crise conomique mondiale. Lorsque les

    prix taient levs, les compagnies dexploration minire ont lanc de nombreuxprogrammes pour trouver de nouvelles ressources minrales, et ont cr des emploisde gologue explorateur. La chute des prix a touff cette demande. Lorsque lactivitconomique reprendra, la production repartira la hausse dans les gisements en exploi-tation et la prospection de nouveaux gisements sera stimule. Il y aura de nouveauun besoin en gologues ayant des connaissances sur la formation des gisements etsur la gologie conomique.

    Contrairement la plupart des autres pays, la France a t suffisamment avisepour maintenir des enseignements de gologie dans les programmes du collge et dulyce, et les tudiants dbutent leur cursus universitaire avec quelques connaissancesrudimentaires sur le fonctionnement de la plante Terre. Les cours proposs par lesuniversits sont trs varis et vont de ltude des processus ptrologiques et desphnomnes sdimentaires, jusqu la gophysique du manteau en passant par lesquestions environnementales. Mais lenseignement de la formation et de lexploitationdes gisements miniers napparat pas dans les units denseignement proposes. Lestudiants prparant le CAPES ou lagrgation de sciences de la vie, de la terre et delunivers sont quasiment les seuls y tre confronts : les programmes de ces concoursles obligent avoir quelques notions de gologie conomique, sans pour autantquils disposent de livres rcents en franais traitant de ce sujet.

    Nous avons choisi dintituler ce livre Ressources minrales : origine, nature etexploitationplutt que dutiliser les termes de gitologie , ou mtallognie , carnotre objectif nest pas uniquement dapporter des informations sur les questionsscientifiques sur la nature et lorigine des gisements, mais galement dexpliquercomment, o, et pourquoi les substances minrales sont utilises dans la socitmoderne, et dillustrer quel point la socit a besoin des minerais. Comme nous lemontrons dans le premier chapitre, les dfinitions dun minerai et dun gisement sontbases sur des facteurs conomiques (un minerai est un matriel dont lextractiongnre un profit). Pour traiter de faon comprhensible le sujet, il est ncessaire dediscuter de ce qui distingue les diffrents gisements miniers et de ce fait, quelques

    connaissances minimales sur les aspects commerciaux des oprations minires etsur les changes mondiaux des matires minrales sont indispensables.

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    Avant-propos

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    Lactivit dans ce domaine est cyclique, et si lindustrie minire est temporairementen lger dclin, avec la croissance conomique mondiale alimente par la Chine etles autres pays mergents, les gologues seront bientt de nouveau convoits. Ledveloppement de lactivit concidera avec la prise de conscience croissante de la

    fragilit de notre plante, particulirement vis--vis du rchauffement climatique.Des appels un dveloppement durable accompagneront la reprise de croissanceconomique, et lextraction, le transport, la purification et lutilisation des ressourcesminrales seront lobjet de contrles minutieux. Les tudiants ont peu denseignementsdans ce domaine et sils disposent de cours sur lcologie et lenvironnement,lactivit minire y est prsente comme trs nfaste. Par le pass, lexploration etlexploitation de gisements miniers ont effectivement entran des dommages maissur des superficies heureusement limites. Une activit minire ne tenant pas comptedes consquences environnementales ne sera plus permise lavenir. Cependant,lHomme ne peut se passer dacier et daluminium pour construire des oliennes,par exemple ni de cuivre et de silicium pour construire des panneaux solaires.Mme si le recyclage des mtaux gagne en importance et en efficacit, du minerai devraencore tre extrait et cela pour longtemps. Ce sont ces aspects ainsi que dautresproblmes du mme ordre qui sont traits dans notre livre.

    Nous avons souhait ajouter des exercices afin dillustrer la complexit, les contra-dictions ainsi que les dilemmes poss par les besoins en ressources naturelles de lasocit. Nous traitons de la question du moment, ou plus exactement de la possibilitque les ressources en divers mtaux soient un jour puises. Nous prenons en comptela notion de dveloppement durable et datteinte lenvironnement lie lexploitation

    minire. Actuellement les besoins des pays industrialiss sont en partie assouvis parlimportation de minerai des pays moins dvelopps. Nous essayons enfin de consi-drer les aspects conomiques et thiques de ces changes. Le premier auteur est deculture anglo-saxonne ultralibrale : il ne se dconcerte pas et croit sincrement toutce qui est crit dans ce livre ; les points de vue du second auteur appartenant unegnration colo-rationaliste sensibilise aux problmes lis la prservation delenvironnement sont plus nuancs. Dans cet ouvrage, nous navons pas hsit exprimer nos points de vue diffrents. Un tudiant franais dont les connaissancessur lexploitation et les changes mondiaux des ressources minrales proviennent

    sans doute des mdias locaux accueillera certains de nos exemples avec surprise,mais nous navons pas modr notre discours pour nous conformer aux opinionsdominantes. Au contraire, nous avons illustr cet ouvrage dexemples dlibrmentprovocateurs pour interroger le lecteur et encourager de vritables discussions surces problmes importants.

    Dans les deux premiers chapitres ainsi que dans le dernier, les aspects gologiqueset conomiques sont traits de faon quilibre. Nous y dfinissons les termes deminerai et de gisement, et nous discutons de leurs diverses classifications, expliquantque ltude des gisements miniers est intrinsquement lie des facteurs conomiques.Nous y expliquons aussi comment la viabilit des gisements miniers dpend directe-

    ment du prix du mtal, qui dpend lui-mme de la balance entre la disponibilit desressources et les volumes de substances dont la socit a besoin. Le thme central de

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    XIII

    Avant-propos

    ces chapitres concerne donc les facteurs qui contrlent la demande de la socit et lamanire par laquelle la dcouverte de nouveaux gisements rpond la demande. Unpanorama de la rpartition mondiale des gisements est donn dans quels lieux lesminerais sont extraits, o sont-ils purifis, et o la substance utile finale est-elle

    consomme. Le second chapitre se termine par quelques lments hlas essentiel-lement historiques sur les ressources minrales et sur lexploitation minire enFrance.

    Les trois chapitres qui suivent sont plus gologiques. Nous y traitons de la natureet de lorigine de trois grandes catgories de gisements : ceux forms par des processusmagmatiques, ceux qui rsultent de la prcipitation de minraux partir de fluideshydrothermaux et ceux qui ceux se forment lors de processus sdimentaires et desurface. Laccent est mis sur les processus et lobjectif nest pas de dcrire exhausti-vement les gisements miniers mais plutt daborder les quelques mcanismes deformation importants en se basant sur des exemples connus. Les ressources min-rales en eau et en combustibles fossiles sont absentes de cet ouvrage. Les matirescarbones (charbon, houille, ptrole ou gaz naturel) sont des substances exploitesmassivement et qui gnrent dimmenses profits pour les pays do elles sont extraites.Leur processus de formation par accumulation, prservation et maturation de matireorganique nest pas dtaill ici car il sagit dun processus essentiellement biochimique.Dautre part, lexploitation de leau est une activit singulire pour laquelle lesressources sont lies la fois au climat et aux qualits du sous-sol drain. Les carac-tristiques et lexploitation des ressources en eau sont lobjet dtude de lhydrologieet ne seront donc pas prsentes dans ce livre consacr exclusivement aux processus

    mtallogniques essentiellement ptrologiques et gochimiques.Le dernier chapitre traite enfin du futur de la gologie conomique, en France etpar le monde.

    Nous tenons remercier Chris Arndt, Anne-Marie Boullier, Dominique Decobecq,Marie Dubernet, Mlina Ganino, Jon Hronsky, Emilie Janots, Elaine Knuth, JrmeNomade, Michel Piboule, Gleb Pokrovski et Chrystle Verati pour leur lectureattentive et leurs commentaires et suggestions damliorations cet ouvrage. Nousremercions galement Grant Cawthorn, Axel Hofmann, Kurt Konhauser et PeterMueller pour les photographies quils nous ont fournies.

    Nicholas ARNDTet Clment GANINO

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    1INTRODUCTION

    LAGOLOGIECONOMIQUE

    1.1 Q UEST-CEQUELAGOLOGIECONOMIQUE?Pour commencer ce chapitre, intressons-nous la figure 1.1, qui traite de lvolutiondu prix du cuivre, des teneurs moyennes en cuivre dans le minerai et de la quantittotale de cuivre extraite depuis 1900. Au dbut du sicle dernier, la tonne de cuivrecotait 7 000 US$ (prix rapport la valeur actuelle du dollar) ; jusquen 2002, sonprix a t divis par trois et a baiss jusqu 1800 US$, puis, au cours des trois

    dernires annes prcdant 2008 (anne dcriture de ce livre), son prix a fortementaugment jusqu environ 7 000 US$. Pendant la mme priode, la quantit totale decuivre extraite a augment graduellement, lexception des priodes au dbut desannes 1920 et au dbut des annes 1930 pendant lesquelles le prix et la productionont baiss. En 2008-2009, le prix et la production ont galement chut. Commentexpliquer ces changements ? Que reprsentent-ils par rapport la dcouverte de gise-ments, lextraction de minerai et lutilisation des mtaux par la socit ? Comprendreces concepts est la base de la gologie conomique.

    La France a t autrefois un pays minier exploitant de riches gisements de charbon,de bauxite, de fer et dautres mtaux, ainsi que duranium. Les scientifiques franais

    taient lavant-garde sur le terrain et ont contribu activement la comprhensiondes processus de formation des gisements. Comme dans les autres pays, les disciplines

    PLAN

    1.1 Quest ce que la gologie conomique ?

    1.2 Pic de cuivre et dautres substances1.3 Quest ce quun minerai et quest ce quun gisement minier ?

    1.4 Les facteurs qui influencent la possibilit dexploitation dun gisement.

    OBJECTIFS

    Comprendre en quoi consiste la gologie conomique

    Comprendre ce quon appelle un gisement minier

    Connatre les facteurs qui contrlent lexploitabilit dun gisement

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    Chapitre 1 Introduction la gologie conomique

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    comme la gtologie, la gologie minire et la mtallognie taient enseignes danstoutes les universits et de nombreux gologues trouvaient des emplois dans cesdomaines en France ou dans ses colonies. Tout cela a chang lors des derniresdcennies du XXesicle, tandis que les mines ont ferm les unes aprs les autres en

    France et tandis que les colonies ont gagn leur indpendance. Dans les annes 1990,trs peu de cours de gologie minire ont t proposs dans les formations universi-taires. Cependant, au cours des dernires annes, les choses ont trs rapidement chang,les tudiants trouvent facilement des emplois de gologue sur le terrain (rarement enFrance mais trs couramment ltranger) et les cours sur les gisements mtallifresouvrent de nouveau. Les raisons de ce changement sont celles prsentes dans lafigure 1.1, savoir, la hausse du cot des matires premires.

    Comment expliquer les tendances globales ; la large corrlation entre prix et teneur

    du minerai, lanticorrlation entre prix et production et les priodes qui mentent largle dans les annes 1930 et dans les dernires annes ? Considrons tout dabord

    Figure 1.1 volution de la production et du prix du cuivreau cours des 120 dernires annes.

    Statistiques de lUSGS, Mineral Resources Program, disponibles sur internet ladressehttp://minerals.usgs.gov/products/index.html.

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    Deuximeguerrem

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    Crise

    Crise

    prix du cuivre en (US$ / tonne) / 100production de cuivre en (x 100 000 tonnes / an)teneur moyenne des gisements de cuivre en (%)

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    1.1 Quest-ce que la gologie conomique ?

    la tendance globale de baisse des prix. Pourquoi le prix du cuivre en lan 2000atteignait-il seulement 30 % de son prix un sicle plus tt ? Rflchissons aux raisonsfondamentales de cette baisse de prix :

    1. Une premire raison en apparence contradictoire est lpuisement des gisements

    riches et facilement exploitables. Ces gisements ntant plus exploits, on sestintress aux gisements avec de plus faibles concentrations en cuivre. La teneurmoyenne en cuivre des gisements exploits est passe denviron 1 % la fin duXIXesicle environ 0,5 % au dbut du XXIesicle. Pendant la mme priode, lesexploitations proximit des centres industriels en Europe et aux tats-Unis ontferm, tandis que de nouvelles mines ont t ouvertes, souvent sous des climatshostiles et avec des conditions dexploitation difficiles, loin des rgions o le mtalest utilis. On pourrait penser que cette tendance est associe une rarfaction ducuivre, une baisse de loffre qui, selon le principe conomique de loffre et la

    demande, devrait avoir entran une hausse du prix. Cest en fait linverse qui sestproduit lchelle du sicle. Pourquoi ?

    2. La raison principale qui explique la diminution du prix du cuivre est lamliorationde la technologie : laugmentation de lefficacit de lexploitation des mines, quicomprend un certain nombre dtapes depuis la recherche de nouveaux gisements,

    jusqu lextraction du minerai et enfin la purification des mtaux partir du minerai.Il y a cent ans, il tait possible dexploiter uniquement les gisements contenantdes teneurs relativement leves en cuivre, condition quils soient proches de lasurface et localiss proximit des centres industriels. Seuls quelques gisements

    exceptionnellement grands et prsentant des teneurs trs leves taient exploitsdans des rgions loignes (par exemple le gisement de Cu-Ni-platinodes deSudbury au Canada ou le gisement de Broken Hill en Australie). Les amliorationsdes techniques dextraction et de purification ont tout chang. Les mines de cuivresont dsormais de gigantesques exploitations, la plupart du temps des mines ciel ouvert, qui extraient des centaines de milliers de tonnes de minerai par jour. Enplus de cet avantage dchelle, lutilisation de techniques modernes rend dsormaispossible lexploitation de minerai dont les teneurs en cuivre sont relativementfaibles (de lordre de 0,5 %).

    Intressons nous maintenant aux dtails des volutions illustres dans la figure 1.1.La baisse du prix du cuivre dans les annes 1930 et la diminution de la productiondu cuivre correspondante concident avec la grande dpression. Lconomie mondialesest effondre, la demande en cuivre a baiss, entranant immdiatement des rper-cussions sur le prix. Linverse sest produit au dbut du XXIesicle. Les miraclesconomiques en Chine et, dans une moindre mesure, en Inde, ont fait exploser lesdemandes industrielles et sociales de prs de 2 milliards dindividus (figure 1.2). Laconstruction des tlphones portables et des centrales lectriques dont ils ont besoin(pour vivre dune faon comparable aux Europens ou Nord-Amricains), a rendu

    ncessaire une acclration de la production de cuivre. Loffre a en fait augmentbien plus lentement que la demande et le prix de ce mtal sest rapidement lev.

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    Comment cette forte demande a-t-elle t accueillie ? Il nest pas possible dedcouvrir quotidiennement de nouveaux gisements et en moyenne, il scoule 7 12 ansentre la mise en place dun nouveau programme dexploration et le dmarrage de

    lexploitation du gisement. La production de cuivre a augment rgulirement pendantles deux dernires dcennies. Cette augmentation a dbut pendant une priode de

    Figure 1.2 (a) volution de la production de mtauxdepuis le milieu du XIXesicle. (b) volution de la teneur moyenne

    des gisements depuis le milieu du XIXesicle.

    Source: Mudd (2007).

    a

    b

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    1.2 Pic de cuivre et dautres substances

    baisse de prix et sest poursuivie avant 2008 alors que le prix du cuivre a tripl.Depuis, la crise financire a largement rduit la production industrielle, la demandeen matires premires et finalement le prix du cuivre.

    Dans un premier temps, laugmentation de la production a t possible grce

    lamlioration des techniques dextraction et de purification et grce louverture denouvelles grandes mines forte production (particulirement en Amrique du Sud eten Ocanie). Mais pendant les annes 1990, de nombreuses mines ont t dficitaires,le cot dexploitation tant difficilement couvert par la vente du mtal. Depuis 2005,alors que le prix du cuivre a augment, les mines jusqualors dficitaires ont soudai-nement ralis dimportants profits. Dautres gisements, dcouverts et valus parles compagnies dexplorations mais dont lexploitation qui ntait pas rentabledans les annes 1990 avec des prix du cuivre trs bas navait pas t engage, sontsubitement devenus intressants. Le gisement na pas t modifi, il contient toujoursla mme concentration et la mme quantit de cuivre, ainsi que la mme positiongographique et gologique. Mais un gisement qui ntait pas conomiquement rentableen 1998 est devenu potentiellement trs rentable en 2008. Ces ides nous amnent considrer plusieurs dfinitions fondamentales pour la gologie conomique.

    1.2 PIC DECUIVREETDAUTRESSUBSTANCES

    Exercice 1.1

    tudiez les dclarations suivantes et expliquez en quoi elles nous renseignent surles ides rpandues propos de la gologie conomique et de lindustrie minire.

    Les cologistes anglais ont propos lapplication dun nouvel impt sur lesmtaux rares comme largent, le plomb et le cuivre. Que pensez-vous de cettesuggestion ?

    Un journaliste a rcemment suggr quune guerre pourrait se dclarer proposdes dernires gouttes de ptrole. Est-ce un concept raisonnable et raliste ?

    Dans les annes 1990 un chercheur japonais a dvelopp un nouveau type decatalyseur dans lequel le platine (Pt) est remplac par du manganse (Mn). Est-ce

    une dcouverte importante ?

    LMENTSDESOLUTION. Considrons la dernire dclaration. Pourquoi le rempla-cement du platine par du manganse dans les catalyseurs assembls sur lesnouvelles voitures serait une dcouverte importante ? La rponse est lie au prixde ces deux mtaux. En fvrier 2008, le platine tait vendu 100 par gramme etle manganse 10 cents par gramme (10 000 /t) soit 1000 fois moins cher. Il estclair que si le manganse pouvait remplacer le platine, les catalyseurs seraientalors beaucoup moins coteux. Actuellement, le cot du mtal correspond lamoiti du cot du catalyseur, donc si le manganse remplaait le platine, le cot

    serait peu prs divis par deux (hlas, ce processus ne fonctionne pas et le platinecontinue dtre un mtal trs recherch). Mais la question qui est souleve ici

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    est : pourquoi le platine est-il beaucoup plus cher que le manganse ? Considronsles deux autres dclarations. Elles reposent sur lide que nos ressources naturellesen certains mtaux et en ptrole vont bientt tre totalement extraites et puises.Est-ce un concept raisonnable ? Une faon dexprimer cette ide est celle du

    peak-oil (pic de ptrole), ide que la production globale de ptrole est passe(ou va passer trs bientt) par un maximum et que la croissance mondiale vaconnatre de graves difficults (Peut tre avez-vous vu une mission la tlvisionmontrant une flotte arienne choue dans un aroport, les dernires gouttes dekrosne ayant t utilises).

    Historiquement, les seules ressources naturelles qui ont t presque totalement puisessont paradoxalement renouvelables.

    Le spermaceti est ainsi un organe trs riche en lipides situ dans le crne descachalots, qui a t un produit trs rentable de lindustrie baleinire au XVIIIeetXIXesicles. Il tait utilis comme huile de haute qualit pour les lampes, et commelubrifiant. Un pic de spermaceti sest droul au dbut du XXesicle alors que lapche excessive avait rduit considrablement le nombre de cachalots. Les prix ontaugment drastiquement ce qui a conduit la recherche et la dcouverte de substituts :llectricit la place des lampes huile et lhuile de jojoba en tant que lubrifiant.La demande pour le spermaceti a alors connu une chute, alimente par la pressioncologique de rduire ou dinterdire la chasse la baleine et maintenant, les stocksde cachalots se reconstruisent lentement tandis que mme les baleiniers japonaisne parlent plus de les chasser.

    Exercice 1.2 Pic de spermaceti = pic de ptrole ?

    Dans ce premier chapitre, nous venons de faire une comparaison entre la productionet la consommation de deux substances trs diffrentes : le spermaceti et le ptrole.

    La premire est un produit naturel renouvelable ( condition que les cachalotsne soient pas chasss jusqu extinction ou menacs par les multiples pollutions

    anthropiques). La seconde est une ressource fossile, dont le processus de formationa dur plusieurs millions dannes et qui ne sera plus produite en quantit dansles quelques annes venir. Le spermaceti a t utilis pendant le XIXesicle,mais uniquement par une partie privilgie et trs limite de la populationmondiale. Le ptrole est utilis actuellement partout sur la plante. Il est sourcednergie pour les populations riches comme pour les populations plus pauvres,et joue un rle essentiel dans notre socit industrialise moderne. Lpuisementdes ressources ptrolires, si elle se produit dans les annes venir, aurait sansdoute des consquences beaucoup plus dramatiques que labsence de spermaceti.

    Est-il ridicule dassocier spermaceti et ptrole (comme la exprim lun des lecteursattentifs de ce livre), ou est-ce que cette comparaison a un sens ? Discutez.

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    1.2 Pic de cuivre et dautres substances

    Un parallle peut tre fait avec lexploitation de tout autre produit naturel, ptroleinclus. Mme sil y a peu de doute que la production dhydrocarbures et de gaz naturelpassera bientt par un pic , peut tre cette dcennie, peut tre beaucoup plus tard,cela ne signifie pas clairement que le pic est li lpuisement des rserves de

    ptroles. Comme loffre diminue, ou est perue comme en diminution, le prix vaconnatre une hausse qui entranera invitablement une baisse de la demande.Lutilisation du ptrole va dcliner et nous apprendrons moins gaspiller dnergie(amlioration des systmes de transport, chauffage plus efficace) ou trouver dessources dnergie alternatives ; de la mme manire que les pressions de la socitet du corps scientifique ont contribu bannir la chasse au cachalot, elles vontdsormais limiter lutilisation du ptrole afin de rduire la vitesse du rchauffementclimatique.

    Un autre parallle peut tre propos avec la production des ardoises, qui ont t

    trs utiles pour couvrir les toitures des maisons. Le pic dardoises a eu lieu audbut du XXesicle, puis la production a diminu sans que lon puisse pour autantmettre en cause lpuisement des ressources. Le cot et les efforts importantsncessaires la construction des toits en ardoises ont simplement t les facteurslimitants, et des matriaux de substitution ont t trouvs.

    Rcemment, des articles de journaux et des blogs ont commenc parler du picde cuivre . Lide que nous allons bientt manquer de ressources naturelles, mtauxinclus, nest pourtant pas nouvelle. Malthus dans son fameux article de 1798 intitul An Essay on the Principle of Population, as it Affects the Future Improvement of

    Society with Remarks on the Speculations of Mr. Godwin, M. Condorcet, and OtherWriters , prdisait que laugmentation de la population puiserait rapidement loffreen nourriture et en ressources naturelles. Cette ide a depuis t rgulirement diffuse.Dans le livre Limits to Growth , Meadows et ses collaborateurs ont labor desmodles dans lesquels la population et la consommation augmentent exponentiellementtandis que le taux de dcouverte de nouvelles ressources augmente linairement oupas du tout.

    La consquence, prsente dans la figure 1.3, est lpuisement rapide des ressourcesnaturelles auxquelles appartiennent les ressources minires. Daprs ce modle,prsent en 1970 lorsque le livre de Meadows a t crit, tout le cuivre devrait avoirt puis en 2009 lorsque nous crivons ce livre. Ce nest pas du tout ce qui sestpass et le cuivre continue dtre exploit de par le monde. En 1970, en prenant encompte la consommation de cuivre de lpoque, la quantit totale de mtal connuedans des gisements clairement identifis tait suffisante pour rpondre la demandependant 21 48 ans selon les hypothses faites. Le tableau 1.1 compare les chancesprvues pour lpuisement du cuivre et de six autres mtaux, telles questimes parMeadows et ses collaborateurs, dautres estimations faites en 2009 par MiningEnvironmental Management, un journal industriel. Malgr 40 ans de consommation,

    les estimations des chances avant puisement de ces mtaux ont trs peu chang,et dans certains cas elles ont mme augment ! Comment cela est-il possible ?

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    Plusieurs facteurs sont en fait entrs en jeu. Le premier facteur est tout dabord, ladcouverte de nouveaux gisements. Il est important de comprendre que les compa-gnies minires et les agences gouvernementales nont aucun intrt dpenser de

    largent pour trouver des ressources qui ne seront pas exploites dans un avenirproche. Si une compagnie minire ou un gouvernement ont prouv quil existe suffi-samment de cuivre dans les gisements connus pour les 2 ou 3 prochaines dcennies,et que ce cuivre peut tre exploit avec les technologies actuelles, il nest pas utile dechercher davantage de ressources.

    Le second facteur, qui na pas t considr sa juste valeur par Meadows, estlimpact des progrs technologiques. Ils permettent des gisements dtre exploitsmme sils sont de faible teneur, et ils rendent conomiquement viable lextractiondes substances utiles partir dautres ressources minrales. Plusieurs exemples delvolution des techniques dextraction et de purification du minerai seront donnsdans les prochains chapitres.

    Pour ces raisons, plusieurs spcialistes estiment que loffre en mtaux et en autressubstances minrales sera suffisante pour les besoins de la socit pour les dcennies venir. Les autres paramtres, associs laugmentation de la population mondialeet qui avaient t correctement identifis par Meadows et ses collaborateurs en1972, pourraient avoir des consquences plus graves. Mme si lon pense quaveclamlioration des modes de vie et du niveau dducation dans les pays en voie dedveloppement, le taux de croissance de la population devrait diminuer, ladditionde 1 2 milliards de personnes la population dj existante exercera une contrainte

    svre sur lexploitation des ressources de la plante. La comptition croissante pourla nourriture et leau, les diverses consquences dune pollution de plus en plus

    Tableau 1.1 chances avant puisement de plusieurs mtaux,telles questimes en 1972 et en 2009.

    1972 (S) 1972(L) 2009

    Aluminium 31* 55 131Cuivre 21 48 32

    Or 9 29 16

    Fer 93 173 178

    Nickel 53 96 41

    Argent 13 42 13

    Zinc 18 50 17

    * nombre dannes estim avant que le mtal ne devienne cher et son offre limite.

    1972 (S) Indice exponentiel de Meadows et al.(1972).1972 (L) Indice exponentiel de Meadows et al.(1972) en prenant en compte des ressources cinq foissuprieures celles connues lpoque.2009 Estimation du Mining Environmental Management.

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    1.2 Pic de cuivre et dautres substances

    importante et de faon plus limite la rarfaction du ptrole, seront des dfis majeurspour lhumanit. Au contraire, et mme si une vritable vision long terme est trsdifficile, nous dclarons que les ressources en cuivre et en la plupart des autressubstances minrales ne seront JAMAIS puises.

    Pour comprendre pourquoi nous devons discuter de la dfinition dun gisement.

    Figure 1.3 Modle dvolution des ressources naturelles,de la nourriture et de la production industrielle par habitant,

    ainsi que de la pollution et de la population.

    Daprs Meadows, TheLimits to Growth.

    ressources

    naturelles

    population

    nourriturepar habitant

    production industriellepar habitant

    pollution

    1900 2000 2100

    1970 2000 2030

    augmentationlin

    airedel'offre

    augmentation exponentiellede la population et de la consommation

    anne

    (a)

    (b)

    anne

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    1.3 Q UEST-CEQUUNMINERAI? UNGISEMENTMINIER?

    1.3.1 Quest-ce quun minerai ?

    Daprs la dfinition gnralement accepte, un minerai est un matriau solide naturelqui contient une substance utile dont lextraction gnre des profits. Il y a plusieurslments cls dans cette dfinition. On entend par substance utile lide que lamatire doit tre utile voire essentielle la socit, comme le sont par exemple lesmtaux, les ressources nergtiques, ou certains minraux prsentant des propritsparticulires. Une liste reprsentative des substances utiles est propose dans letableau 1.2.

    Tableau 1.2 Proprits et utilisation de quelques substances utiles(lments, minraux et roches).

    Famille Substance utile Utilisations/proprits

    Mtaux alcalins Csium (Cs) Source de radioactivit (horloge atomiques,mdecine)

    Lithium (Li) Anode de batterie

    Potassium (K) Industrie pharmaceutique

    Rubidium (Rb) Cellules photovoltaques, verre de scurit

    Sodium (Na) Industrie pharmaceutique, cosmtique,pesticides

    Mtaux alcalino-terreux

    Baryum (Ba) Pigeage des gaz rsiduels dans les tubescathodiques

    Bryllium (Be) Agent durcissant de certains alliages

    Calcium (Ca) Production dalliages

    Magnsium (Mg) Industries chimiques et pharmaceutiques,production dalliages

    Radium (Ra) Luminescence (aiguilles de montre)

    Strontium (Sr) Vernis et glaures des cramiques, tubescathodiques

    Mtaux de transition Argent (Ag) Joaillerie, orfvrerie, photographie

    Cadmium (Cd) Accumulateurs lectriques, alliages

    Chrome (Cr) Alliage (rsistance la corrosion et brillance delacier inoxydable)

    Cobalt (Co) Alliages, catalyseur dans lindustrie chimique etptrolire

    Cuivre (Cu) Conducteurs lectriques, alliages

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    1.3 Quest-ce quun minerai ? Un gisement minier ?

    Famille Substance utile Utilisations/proprits

    Mtaux de transition(suite)

    Fer (Fe) Constructions mtalliques

    Hafnium (Hf) Filaments des lampes incandescence,racteurs nuclaire, alliages, processeurs

    Iridium (Ir) Alliages (durcissement des alliages de platine),traitement des lunettes de ski (aspect miroir)

    Manganse (Mn) Alliages, piles lectriques, engrais

    Mercure (Hg) Industrie pharmaceutique, cathodes, lampes fluorescence, plombages dentaires, pileslectriques, thermomtres

    Molybdne (Mo) Alliages (durcissement de lacier), catalyseur(industrie ptrolire)

    Nickel (Ni) Alliages, accumulateurs lectriques, cordes deguitare

    Niobium (Nb) Alliages, aimants supraconducteurs

    Or (Au) Joaillerie, orfvrerie, monnaie, dorure

    Osmium (Os) Alliages (avec les platinodes) : pointes de styloplumes, pacemaker

    Palladium (Pd) Composants lectroniques (tlphonescellulaires, ordinateurs), catalyseur, capteurdhydrogne, joaillerie

    Platine (Pt) Catalyseur, capteur dhydrogne, alliages(rsistance la temprature), joaillerie

    Rhnium (Re) Alliages, joints des cellules enclumes dediamant

    Rhodium (Rh) Catalyseur, tubes rayons X, miroir(rverbration et duret), joaillerie

    Ruthnium (Ru) Alliages (renforce la rsistance du titane la corrosion), disques durs, supraconducteurs

    Scandium (Sc) Alliages (surtout daluminium), lampe halognure mtallique

    Tantale (Ta) Condensateurs lectroniques

    Techntium (Tc) Imagerie mdicale

    Titane (Ti) Pigment, alliages

    Tungstne (W) Carbure de tungstne utilis dans la formationdes pices dusure industrielles

    Vanadium (V) Additif dans lacier, catalyseur

    Tableau 1.2 Proprits et utilisation de quelques substances utiles(lments, minraux et roches).(Suite)

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    Famille Substance utile Utilisations/proprits

    Mtaux de transition(suite)

    Yttrium (Y) Tubes cathodiques, laser (YAG), alliagessupraconducteurs

    Zinc (Zn) Galvanisation (protection de lacier contre lacorrosion par dpt dune fine couche de Zn),laiton (alliage cuivre-zinc)

    Zirconium (Zr) Enveloppe du combustible nuclaire, fauxdiamants

    Mtaux pauvres Aluminium (Al) Transport, emballage, construction, filslectriques

    Bismuth (Bi) Fusible, verre, cramiques, industriespharmaceutique et cosmtique

    tain (Sn) Bronze (cuivre et tain), fer blanc (acierrecouvert dtain) des boites de conserves,lectronique (tamage et soudures), monnaies

    Indium (In) Cellules photovoltaques, dtecteursinfrarouges, mdecine nuclire

    Plomb (Pb) Accumulateurs lectriques (batteries de voiture),conduites deau, gouttires, cristallerie, munitions

    Thallium (Tl) Thermomtres basse temprature, dtecteursinfrarouges

    Minraux et rochesDiamant Duret, proprits esthtiquesCorindonou meri

    Duret

    Talc Douceur, proprits lubrifiantes

    Pierre ponce Abbrasivit

    Amiante Rsistance au feu

    Mica Rsistance au feu, isolation lectrique

    Diatomite Proprits filtrantes

    Barytine Densit (boue de forage)

    Andalousite Caractre rfractaire

    Disthne Caractre rfractaire

    Albite Fusibilit

    Halite Alimentation, aptitude baisser la tempraturede fusion de leau (dneigeage)

    Calcite Proprits optiques (rend les papierset peintures brillants)

    Tableau 1.2 Proprits et utilisation de quelques substances utiles(lments, minraux et roches).(Suite)

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    1.3 Quest-ce quun minerai ? Un gisement minier ?

    Les utilisations du cuivre, le mtal pris en exemple jusqu prsent, sont videntes.Sans ce mtal (ou dautres mtaux aux proprits similaires), il ny aurait pas depostes de tlvision, de centrales lectriques, de TGV ou dustensiles de cuisine enlaiton. Les autres mtaux, comme le fer, le manganse, le titane et lor, ont une

    multitude dutilits diffrentes dans la socit dans laquelle on vit et quelques-unessont numres sur le site internet de lUSGS (United States Geological Survey) ladresse http://minerals.usgs.gov/granted.html. Mais la dfinition de minerai inclutgalement les ressources nergtiques, et en particulier le charbon et luranium.Le ptrole est normalement exclu de la dfinition qui est restreinte aux solides,mais le bitume que lon trouve dans des gisements comme les sables bitumineuxdAthabasca au Canada pourrait tre considr comme un minerai. Enfin, il existetoute une gamme de substances, gnralement de faible cot, qui sont extraites etsont galement considres comme des ressources minrales : cette liste comprendles matriaux utiliss en construction comme les calcaires dont on fait le ciment, maisgalement les granulats dont on fait les routes, les engrais, les abrasifs, et mme lesel.

    1.1 Le criticality index du United StatesGeological Survey (USGS)

    En 2007, un comit de gologues et dconomistes travaillant dans plusieursorganisations gouvernementales et universits des tats-Unis, a publi un rapportdans lequel loffre en un grand nombre de mtaux et de substances minrales estvalue. Ce rapport (disponible ladresse internet http://dels.nas.edu/dels/rpt_briefs/critical_minerals_final.pdf) est consacr la situation amricaine, mais lesprincipales conclusions sappliquent galement aux pays europens. Le comit adfini un indice, nomm criticality index (figure 1.4) qui considre limportancede la substance dans notre socit industrielle (axe des abscisses) et le risque derestriction de son offre (axe des ordonnes). Limportance dune substance nedpend finalement pas tant de la quantit quon en utilise, mais de si elle estcritique pour certaines utilisations, et de si elle peut tre substitue par dautres

    matriaux. De son ct, le risque de restriction de loffre dpend de facteurscomme la possibilit pour un produit dtre produit localement ou la ncessitdimportation, la localisation des sources et la stabilit politique des pays expor-tateurs. Dans la figure 1.4, nous voyons que le cuivre est relativement importantmais ne comporte pas de risque rel dapprovisionnement dans la mesure o cemtal est produit la fois au tats-Unis et dans de nombreuses rgions du monde.Les terres rares et les platinodes, au contraire, sont utiliss de faon trs spcifiqueet sont trs difficiles remplacer. Comme ils sont produits dans un nombre assezrestreint de rgions pas forcement trs stables, leur criticality index est trslev.

    CARTE

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    1.3.2 Quest-ce quun gisement ?

    Un gisement est une accumulation de substance utile qui est prsente en concen-tration suffisante pour tre extraite en gnrant des profits. Dans cette dfinition setrouvent la fois les termes substance utile et profit : cest une dfinitiongologique et conomique. Pour comprendre ces ides, considrons lexercicesuivant.

    Exercice 1.3 Choix dun site dexploitation

    Imaginons que vous soyez directeur dune compagnie minire et quun prospecteurvienne vous proposer dacheter une proprit parmi la liste suivante. Votre tcheserait alors de dcider quel est le meilleur gisement pour une exploitation dansles 5 10 ans venir.

    1. Un gisement de 10 millions de tonnes avec 0,2 % de Cu Lille.2. Un gisement de 1 million de tonnes avec 1 % de Cu Lille.

    Figure 1.4 Le criticality index de lUSGS pour quelques mtaux.Le Rh est parmi les mtaux les plus critiques .

    1

    2

    3

    4

    1 2 3 4

    risque concernant lapprovisionnement

    faible lev

    impac

    tdunerestrictiondapprovisionnement

    faible

    lev

    Cu

    Ga

    In

    Li

    Mn

    Nb

    Pd

    Pt

    Rh

    REETa

    TiV

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    1.3 Quest-ce quun minerai ? Un gisement minier ?

    3. Un gisement de 10 millions de tonnes avec 2 % de Cu Maamorilik (cteouest de Groenland).

    4. Un gisement de 10 millions de tonnes avec 5 % de Cu dans le nord-ouest duPakistan.

    5. Un gisement de 5 millions de tonnes avec 1 % de Cu Lille.

    6. Un gisement de 1 000 millions de tonnes avec 0,8 % de Cu Lille.

    7. Un gisement de 1 000 millions de tonnes avec 0,8 % de Cu dans le Parc descrins (Alpes).

    LMENTSDESOLUTION. Vous pouvez voir que cette liste comprend sept gisementsde cuivre qui se distinguent par leur taille, leur teneur en cuivre et leur localisation.Pour faire un choix, le plus facile est dliminer les gisements les moins attractifs

    parce quils sont trop petits, parce que leur teneur en cuivre est trop faible, ouparce quils sont situs dans des rgions inhospitalires. Pour vous aider dans cechoix, vous vous rappellerez que nous avons dit dans la partie prcdente que lesgisements de cuivre exploits contiennent en gnral plusieurs centaines demillions de tonnes de minerai dont la teneur moyenne en cuivre est environ 0,8 %.Avec cette information, nous pouvons liminer le gisement numro 1, dont lateneur en cuivre est trop faible, et le gisement numro 2 qui est trop petit. Legisement de Maamorilik, situ sur la cte ouest du Groenland environ 500 kmau nord du cercle arctique, est peu attractif cause de sa taille (assez petite) et de

    sa localisation1

    (dans une rgion au climat extrme et loigne des centres indus-triels). Compte tenu de ltat de guerre qui existe dans la zone tribale dunord-ouest du Pakistan (gisement numro 4), aucune compagnie minire respon-sable nenvisagerait dexploiter un gisement dans cette rgion. Le gisement 7 estsitu dans un Parc National. Il ne fait aucun doute que louverture dune exploi-tation minire dans ce site naturel ferait face de vives protestations de la popula-tion et des pressions politiques. Le dpartement du Pas-de-Calais, dans laquellese trouvent les deux derniers gisements, a eu une longue histoire minire. Si uneexploitation devait tre ouverte en France mtropolitaine, cest sans doute dans

    cette rgion quelle serait le mieux accueillie. Pour choisir entre ces deux gisementson peut comparer la masse totale de mtal : le gisement numro 5 contient50 000 tonnes, alors que le gisement numro 6 contient 8 millions de tonnes (Mt).La trs grande quantit de mtal contenue dans le gisement 6 pourrait compenserlexcdent de dpense lors de lexploitation dun minerai un peu moins concentr.

    1. Des gisements plus importants pourraient tre intressants. Le gisement de Pb-Zn de BlackAngel, galement situ Maamorilik, a t exploit partir de 1973 et a ferm en 1990 cause dela diminution du prix des mtaux (lvolution des prix du plomb et du zinc a suivi une mmetendance que celle du prix du cuivre montre en figure 1.1). En 2006, le retrait dun glacier sur lacte du Groenland a fait apparatre un gisement immense de Zn-Pb-Ag dont le minerai, trs richeen mtaux, est actuellement exploit enfin un effet positif du rchauffement climatique ?

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    Chapitre 1 Introduction la gologie conomique

    16

    1.4 LESFACTEURSQUIINFLUENCENTLAPOSSIBILITDEXPLOITATIONDUNGISEMENT

    1.4.1 Teneur et tonnage

    Quelques lments sur les relations entre la teneur, le tonnage et la viabilit dungisement ont t montrs dans lexercice 1. Pour quun gisement soit exploitable, ilfaut quil contienne plus quune concentration minimale et un tonnage minimaldune valeur marchande. La figure 1.5a montre de faon trs schmatique que lesgisements sont disposs sur une courbe entre de trs petits gisements trs richescomme les monocristaux de cuivre et limmense gisement de teneur beaucoup plusfaible que forme la Terre entire. La plupart des gisements qui sont la fois grandset de fortes teneurs ont t exploits et il reste dsormais des gisements petits et fortesteneurs et dautres gisements beaucoup plus grands mais avec de plus faibles teneurs.

    La figure 1.5b donne une ide grossire de la relation qui existe entre la teneur

    dans les gisements et le prix des mtaux (cette relation sera examine en dtail dansune section ultrieure). La plupart des mtaux abondants et prsents en concentrationsleves dans les minerais ont un prix relativement faible ; dautres mtaux prsentsdans des concentrations beaucoup plus faibles ont un prix beaucoup plus lev.

    Dans tout gisement, la teneur du minerai est variable, depuis de petites zones deminerai riche jusqu de plus grandes zones avec des teneurs infrieures. Les valeursprsentes dans la figure 1.5a sont les teneurs moyennes du minerai extrait, mlangede minerai de haute et basse teneur en mtal. La partie du gisement pour laquelle onnextrait pas le mtal est gnralement trs similaire au minerai duquel le mtal estextrait, mais sa concentration en mtal est infrieure un certain seuil. Ce paramtre

    important est la teneur-limite (cut-off gradeen anglais). Inclure ce minerai pauvre au minerai riche extrait serait une opration non rentable : le cot de lexploitation

    Figure 1.5 Teneur moyenne des gisements en fonction de leur tonnage (a)et en fonction du prix du mtal (b).

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    1.4 Les facteurs qui influencent la possibilit dexploitation dun gisement

    minire du minerai pauvre dpasserait la valeur du mtal rcupr. Mais que sepasse-t-il si le prix du mtal augmente ?

    Exercice 1.4 Estimation des rserves exploitables dun gisementen fonction de lvolution de la teneur limite

    La figure 1.6 est un schma thorique dun hypothtique dpt de minerai : un curriche, comprenant du minerai forte teneur en mtaux est entour par un volume

    plus important de roche dont les teneurs en mtaux sont plus faibles. On considreque la densit moyenne du minerai est 2,9. Les teneurs sont en pourcentagesmassiques. Supposons que le prix du cuivre augmente de 4 000 $ 8 000 $ partonne, comme il la fait au cours de la priode 2004 2008. Comment voluent(1) la teneur-limite, (2) la quantit de minerai pouvant tre exploit et (3) la masse

    de cuivre extraite ?

    Figure 1.6 Cas dun gisement thorique cylindrique de cuivre.

    2 %1 %

    0,25 %

    0,5 %

    1 2 3 4rayon (km)

    teneur en cuivre

    1 2 3 4rayon (km) 0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    1,2

    1,4

    1,6

    1,8

    2,0

    teneur en cuivre (%)

    2%

    1%

    0,25%

    0,5%

    (a) Plan du gisement (b) Profil de teneur

    (c) Modle 3D

    1 km

    teneur limite :

    4 000 $/tonne

    8 000 $/tonne

    20 000 $/tonne

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    Chapitre 1 Introduction la gologie conomique

    18

    LMENTSDESOLUTION.

    (1) Laugmentation du prix conduit une baisse de la teneur-limite (figure 1.6b).(2) La consquence est quune quantit beaucoup plus grande de minerai peuttre exploite et que la (3) quantit de cuivre extraite augmente. Dans lexemple,

    le rayon de la zone qui peut tre exploite augmente de 1,6 2,7 km lorsque lateneur-limite baisse de 1 % 0,5 %. La masse de minerai qui peut tre exploitdpend du carr de cette distance (en supposant que la profondeur maximalede lexploitation minire reste fix 1 km) et le volume passe de 8,0 km3

    (= p1,621) 22,9 km3 (= p2,721). La masse de minerai extrait passedonc de 23,3 109tonnes 66,4 109tonnes. En prenant en compte le mineraide plus faible teneur dsormais exploitable, (0,5 % au lieu de 1 %), la massede cuivre extrait augmente fortement, passant de 233 106 tonnes (Mt) 449 106tonnes.

    Cet exemple illustre clairement comment la quantit de mtal que lon peut extrairedpend de son prix. En poursuivant cette ide, si la socit exige un mtal pourlequel aucun substitut nexiste, son prix augmente rgulirement au fur et mesureque les roches faiblement concentres en mtal deviennent du minerai et ncessitentdes purifications coteuses. Il y a bien sr des limites et des complications ce modle,mais ce type dargument nous amne penser que thoriquement, les ressources ende nombreux mtaux ne seront jamais puises, mais que les prix seront amens

    augmenter.

    1.4.2 Nature du minerai

    Plusieurs autres facteurs influencent fortement la possibilit dexploitation dungisement. Un facteur important est la nature du minerai. Les caractristiques prendreen considration sont par exemple le type de minraux, la taille des grains et la texturedu minerai, qui influencent le cot de lexploitation minire et de la purification dumtal. Prenons, par exemple les deux principaux types de minerai de nickel :magmatique et latritiques. Dans le minerai magmatique on exploite des minrauxsulfurs principalement la pentlandite, (Fe,Ni)9S8, alors que dans le minerailatritique on exploite la garnirite (une argile) ou la goethite (hydroxyde de Fe).Chaque minerai a ses avantages et ses inconvnients. Lnergie ncessaire pourextraire le minerai de nickel est beaucoup plus importante dans le cas des mineraislatritiques, et cest un inconvnient majeur dans la priode actuelle o le cot delnergie augmente. En contrepartie dans le cas du minerai magmatique, la purificationdu nickel partir de minerai sulfur produit de grandes quantits de soufre dontseule une partie est vendue. Le reste constitue un polluant et un dchet toxique quidoit tre limin. Selon les pressions politiques et conomiques sur lutilisation de

    lnergie et sur llimination des dchets, lun ou lautre des types de gisement estprivilgi.

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    19

    1.4 Les facteurs qui influencent la possibilit dexploitation dun gisement

    La taille des grains et la duret du minerai influencent le cot de son broyage enfine poudre. Cette opration est gnralement ncessaire pour les purifications enraffinerie ou en fonderie. Les trois gisements de Pb-Zn ( Cu) australiens sont unexemple frappant (figure 1.7) : tous ont des teneurs identiques en mtaux, mais le

    dpt Broken Hill a t mtamorphis sous le facis granulite. Le mtamorphismea entran la formation de gros minraux, trs faciles traiter ; le gisement du Mt Isaa t moins fortement mtamorphis et son minerai grains fins est moins attractif ;enfin le minerai de McArthur River nest presque pas mtamorphis et son minerai des grains si fins que les sulfures ne peuvent pas tre spars des autres minrauxpar un simple broyage.

    Mentionnons galement dans cette partie les lments mineurs qui augmententou diminuent la valeur dun minerai. Dans de nombreux cas, le minerai contientdautres mtaux des concentrations infrieures aux teneurs-limites dexploitation,

    mais si ces mtaux sont rcuprs lors de la purification du minerai principal, ilspeuvent contribuer de manire significative la rentabilit dun gisement. Desexemples de ces mtaux bonus sont lor ou largent contenus dans les mineraisde cuivre et les platinodes contenus dans les minerais Ni. En revanche, la prsencede petites quantits dautres mtaux peut compliquer le processus dextraction et dediminuer la valeur du minerai. Cest le cas des mtaux toxiques parmi lesquels lephosphore que contient parfois le minerai de fer.

    Figure 1.7 Influence de la taille de grain sur : (a) les cristaux massifs

    de galne du minerai de Pb-Zn du gisement de Broken Hills, Australie(photographie : Chris Arndt) et (b) le minerai de Pb-Zn grains finsdu gisement de Mt Isa , Australie (photographie : Peter Muhling).

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    Chapitre 1 Introduction la gologie conomique

    20

    1.4.3 Localisation du gisement

    Dans lexercice 1.1, nous avons soulign linfluence de la localisation dun gisement.Sa valeur et sa viabilit sont rduites lorsquil est loign des rgions industrielles et

    peuples, lorsquil est situ dans un climat hostile ou dans une rgion politiquementinstable. Tous ces facteurs augmentent le cot de lexploitation minire, le cot dutransport des produits et le risque dinstallation dune exploitation.La localisation gologique est galement un paramtre important : le plus grandgisement de nickel que nous connaissons est au centre de la Terre. Le noyau contientquelque 1019tonnes de nickel mtal mais il est videmment totalement inaccessible(sauf pour les hros de films amricains). La profondeur dun gisement a une influencemajeure sur le cot dexploitation. Un gisement peu profond peut tre exploit dansune mine ciel ouvert, qui est une alternative bien moins onreuse que lexploitationdune mine souterraine, ncessaire pour les gisements plus profonds.

    Dautre part, la nature du minerai peut tre importante pour son cot dexploitation.Les minerais sdimentaires friables et peu rsistants sont creuss plus facilement queles roches magmatiques plus dures.Enfin, un corps minralis compact et regroup est beaucoup plus facile exploiterquun corps minralis discontinu et entrecoup de failles. Deux gisements deplatine au sud de lAfrique apportent une illustration intressante. Les gisements deplatine de lintrusion du Bushveld (Afrique du Sud) sont forms de couches quasicontinues, qui rendent lexploitation prvisible et trs efficace. Au contraire, lesgisements situs dans une autre intrusion, le Great Dyke du Zimbabwe, mme

    sils ont des teneurs quivalentes, sont tellement irrguliers et dcoups par desfailles que leur exploitation est rendue trs difficile. Le dsquilibre politique et lafragilisation de lconomie du pays rend toute exploitation encore plus difficile.

    1.4.4 Les facteurs conomiques, politiqueset techniques

    Comme illustr dans les exemples discuts prcdemment, les critres conomiqueset diplomatiques peuvent influencer considrablement la viabilit dun gisement.

    Dans certains cas, ils favorisent linstallation dune exploitation et augmentent lavaleur dun gisement, tandis que dans dautres cas, ils empchent toute exploitation.

    Le dveloppement technologique a une influence positive sur les exploitationsminires : cest grce lamlioration des techniques dextraction et de purificationque nous sommes capables dexploiter des minerais de cuivre de moins en moinsconcentrs comme nous lavons illustr en dbut de chapitre.

    Un autre exemple marquant est le retour en activit des mines dor en Australie.Les minerais de la rgion Coolgardie-Kalgoorlie ont t dcouverts en 1892 et audbut, lexploitation na port que sur lor alluvial. Lexploitation sest poursuivie au

    dbut du XXesicle par la cration de mines souterraines. Les haldes contenant les dchets des mines se sont multiplis aux alentours des villes qui se dveloppaient

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    1.4 Les facteurs qui influencent la possibilit dexploitation dun gisement

    rapidement. Dans la seconde partie du sicle, les gravats contenus dans les haldesont t retraits 3 ou 4 fois, et chaque traitement, de lor a t de nouveau extrait.Ce phnomne est li la hausse brutale du cours de lor, notamment avec la fin dela position de lor comme rfrence pour dfinir les monnaies en 1971 et la plus

    rcente augmentation du prix de lor lie au boom du prix des mtaux. Mais, defaon concomitante avec ces pressions conomiques, il y a galement eu des progrstechnologiques considrables, qui ont notamment permis lextraction dor partirdu minerai qui tait jusqualors impossible. Les progrs les plus rcents dans cedomaine consistent en un lessivage des haldes par des fluides contenant des bactriesqui phagocytent lor. Des progrs normes ont galement t faits dans lexploitationdes mines, comme en tmoignent les immenses mines ciel ouvert consacres auxgrands gisements peu profond et de faible teneur de cuivre, or, et autres mtaux.

    Enfin, lconomie globale et locale, ainsi que la situation politique, peuvent

    influencer fortement la viabilit dun gisement, comme nous lavons illustr dans lesexemples dcrits prcdemment.

    Bibliographie

    JAQUESA.L., HULEATTM.B., RATAJKOSKIM. et TOWNERR.R., Exploration and discoveryof Australias copper, nickel, lead and zinc resources 1976-2005 (2005), ResourcesPolicy, 30, 168-185.

    MEADOWS D.H., MEADOWS D.L., RANDERS J. et BEHRENS, The Limits to Growth (1972),W.W. New York Library, 207 pp.

    MUDDG.M., Quantifying Sustainable Mining : Production, Reporting and Beyond (2007) ,Minerals Council of Australia Sustainable development conference, Cairns.

    USGS Mineral Resources Websiteshttp://minerals.usgs.govhttp://minerals.usgs.gov/minerals/

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    2CLASSIFICATION,

    RPARTITIONETUTILISATION

    DESMINERAISETGISEMENTS

    2.1 CLASSIFICATIONSDESMINERAISOn trouve dans la littrature des classifications varies, bases sur toute une diversitde critres. Certaines classifications se fondent sur des critres conomiques, commelutilisation finale de la substance utile extraite, alors que dautres se fondent sur desfacteurs gologiques. Quelques exemples sont donns dans les tableaux 2.1 et 2.2.

    PLAN

    2.1 Classifications des minerais

    2.2 Classifications des gisements

    2.3 Rpartition mondiale des gisements

    2.4 Production globale, consommation, et commerce des ressources

    minrales.

    2.5 Ressources minrales et exploitation minire en France mtropolitaine

    OBJECTIFS

    Comprendre pourquoi il existe de nombreuses classifications des minerais

    et des gisements, et comprendre lintrt de chacune

    Avoir une vision globale de la rpartition mondiale des gisements en relation

    avec les contextes godynamiques et les processus de formation des minerais

    Avoir quelques notions dconomie sur les changes mondiaux des ressources

    minrales

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    Chapitre 2 Classification, rpartition et utilisation des minerais et gisements

    24

    Tableau 2.1 Classification des ressources minralesen fonction de l'utilisation du produit.

    Minrais mtalliques

    Mtaux ferreux(utilis dansla fabrication dacier)

    Fer

    ChromeManganse

    Nickel

    Molybdne

    Mtaux de base(mtaux communs,

    utilis dans lindustrie)

    Cuivre

    Zinc

    Plomb

    tain

    Antimoine

    Cobalt

    Mtauxde haute-technologie

    Gallium

    Lithium

    Niobium

    Platine(et autre mtaux de ce groupe)

    Tantale

    Terres-rares

    Titane

    Mtaux prcieux

    Or

    Platine

    Argent

    Autres Aluminum

    Sources denergie Uranium, ptrole, gaz, charbon

    Matriaux de construction Sables, graviers, argiles

    Minraux industriels Silice, kaolin, gypse, talc, potasse, phosphate, sillimanite

    Pierres prcieuses Diamant, meraude, opale, rubis, saphir

    Pierres finesAgate, amthyste, bryl, grenat, jade, lapis-lazuli, malachite,topaze, tourmaline, turquoise, zircon

    Note: cette classification est indicative mais certains lments ne peuvent pas tre rangs dans une seulecatgorie : le nickel est la fois un mtal de base et un mtal ferreux ; le titane est la fois un mtal ferreux

    et un mtal de haute-technologie.

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    25

    2.1 Classifications des minerais

    Tableau 2.2 Classification des minerais partir des types de minraux.

    Sulfures et sulfosels

    Covellite CuS

    Chalcocite Cu2S

    Chalcopyrite CuFeS2

    Bornite Cu8FeS4

    Tetradrite (Cu, Ag)12Sb4S13Galne PbS

    Sphalrite (Zn,Fe)S

    Cinabre HgS

    Cobaltite (Co, Fe)AsS

    Molybdnite MoS2

    Pentlandite (Fe, Ni)9S8

    Millerite NiS

    Realgar AsS

    Stibine Sb2S3

    Sperrylite PtAs2

    Laurite RuS2

    Oxydes et hydroxydes

    Bauxite Gibbsite Al(OH)3

    Boehmite (AlO(OH))

    Diaspore (AlO(OH))

    Cassitrite SnO2

    Chalcotrichite Cu2O

    Tenorite CuO

    Chromite (Fe, Mg)Cr2O4Columbite tantalite ou coltan

    (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6

    Hmatite Fe2O3

    Ilmnite FeTiO3

    Magntite Fe3O4

    Pyrolusite MnO2

    Rutile TiO2

    Uraninite (pechblende) UO2

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    Chapitre 2 Classification, rpartition et utilisation des minerais et gisements

    26

    Oxysels

    Calcite CaCO3

    Rhodochrosite MnCO3Smithsonite ZnCO3

    Malachite Cu2(OH)2CO3

    Barytine BaSO4

    Gypse CaSO4.2H2O

    Chalcocyanite CuSO4

    Brochantite CuSO43Cu(OH)2

    Scheelite CaWO4Wolframite (Fe, Mn)WO4

    Apatite Ca8(PO4)3(F,Cl, OH)

    Halognes

    Halite NaCl

    Sylvite KCl

    Fluorite CaF2

    Mtaux et lments natifs

    Or Au

    Argent Ag

    Platinodes Pt, Pd, Ru

    Cuivre Cu

    Carbone C (diamant, graphite)

    Silicates

    Beryl Be3Al2(SiO3)6

    Grenat Fe3Al2(SiO4)3Garnierite mlange dhydrosilicates de Ni et Mg

    Kaolinite Al4Si4O8(OH)8

    Sillimanite Al2SiO8

    Spodumne LiAlSi2O6

    Talc Mg3Si4O8(OH)2

    Zircon ZrSiO4

    Tableau 2.2 Classification des minerais partir des types de minraux.(Suite)

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    27

    2.1 Classifications des minerais

    2.1.1 Classification par utilisation du mtalou du minral dintrt

    Dans les ouvrages plus anciens, il est courant de lire des classifications se fondant

    sur le type de mtal ou lutilisation de la substance extraite des gisements. Letableau 2.2 prsente par exemple une liste des minraux extraits des mines de cuivre.On remarque que ce mtal est extrait de diffrents types de sulfures et de sulfosels,de sulfates, de carbonates, doxydes et dans quelques rares cas sous forme de cuivrenatif. Le cuivre est lun des mtaux de base , terme qui fait rfrence un groupede mtaux communs, domin par les lments de transition, qui sont trs utilissdans lindustrie. Les autres catgories de minerais (tableau 2.1) comprennent lesminraux qui sont utiliss sous leur forme naturelle sans purification ou extractiondun lment spcifique. La barytine, par exemple, est un sulfate de baryum lmentrelativement lourd utilis pour augmenter la densit des boues de forages ptroliers.Luranium et le charbon sont des sources dnergie. De nombreux types de minrauxsont utiliss comme abrasifs ; les grenats, les meris et les diamants sont trois exemples,mais on utilise galement les feldspaths (la prochaine fois que vous achterez untube de dentifrice, regardez sil contient des silicates de sodium et daluminium ).Ce type de tableau propose des liens utiles entre les divers types de minerais et letype dutilisation sociale qui en est fait.

    2.1 Le cuivre, un mtal trs versatile

    Le cuivre et lor ont t les premiers mtaux utiliss par lHomme, et sont encoretrs largement utiliss aujourdhui. Le cuivre est extrait dans toutes les parties duglobe ( lexception de lEurope centrale o les gisements connus ont t puisset de nouveaux gisements nont pas encore t dcouverts) et trs largementutilis dans lindustrie. Les principaux pays producteurs de cuivre sont le Chili etles tats-Unis. On peut dire quenviron tous les pays consomment du cuivre, dansdes volumes dpendant de la population et du degr dindustrialisation.Les utilisations courantes du cuivre sont prsentes dans le tableau 2.3. Sa forte

    conductivit thermique et lectrique, sa rsistance la corrosion et sa couleurattractive ont permis un vaste champ dutilisations. On y remarque que lessentiel

    CARTE

    Tableau 2.3 Utilisation du cuivre dans lindustrie.

    lectricit/lectronique 42 %

    Construction 28 %

    Transports 12 %

    Machinerie industrielle 9 %

    Autres utilisations (monnaie, mdicaments, fongicide) 9 %

    Source: Standard CIB Global Research www.standardbank.co.za

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    Chapitre 2 Classification, rpartition et utilisation des minerais et gisements

    28

    2.1.2 Classification par type de minraux

    Le type de minral peut tre utilis comme autre critre de classification comme lemontre le tableau 2.2. Dans ce tableau, nous voyons quun grand nombre de mtauxsont extraits sous forme de sulfures (par exemple le Cu sous forme de chalcopyrite,le Pb sous forme de galne, le Ni sous forme de pentlandite). Une autre catgorie

    importante est celle des gisements doxydes, qui procurent ltain sous forme decassitrite (SnO2), le fer sous forme de magntite (Fe3O4), ou luranium sous formede pechblende (U3O8). Les autres mtaux sont extraits de carbonates ou de sulfates,gnralement dans les zones daltration au-dessus des gisements primaires.

    Trs peu de mtaux sont extraits des mines sous forme native, les seuls exemplescourants tant lor et les lments du groupe du platine. Le carbone est galementextrait sous forme native de diamant ou de graphite, et sous forme impure dans lescharbons. Mme si le cuivre existe dans la nature sous forme native, sa prsencesous cette forme est plutt un inconvnient quun avantage : certes, le cuivre natif

    contient 100 % Cu et augmente la teneur globale en cuivre du minerai, mais il estmallable et a tendance samalgamer dans les broyeurs conus pour les sulfures etsilicates cassants.

    Les silicates sont de loin les principaux minraux dans la plupart des roches, maisils sont peu frquents dans les listes de minraux dintrt conomique. Les exceptionssont la garnirite, un minral du groupe des serpentines qui constitue lessentiel deslatrites Ni, les zircons, minraux dtritiques lourds exploits comme source demtal Zr, et les grenats, utiliss comme abrasifs. Le quartz est en phase de devenir deplus en plus important en tant que source de silicium, utilis dans les semi-conducteurs

    et les panneaux solaires.

    du cuivre est utilis dans des cbles en tant que conducteur lectrique ; degrandes quantits sont utilises en alliage avec le zinc (laiton), ltain (bronze) ouavec dautres mtaux dans les ustensiles ou les pices de monnaie. Le dvelop-pement de nouveaux types dalliages a permis de nouvelles utilisations dans les

    superconducteurs et les batteries ; et les composs cuivrs sont galementutiliss dans une large gamme de produits agricoles (bouillie bordelaise), demdicaments, etc.Dans les pays industrialiss, laugmentation de la consommation individuellede cuivre est rete modeste au cours des dernires dcennies. Les nouvellesutilisations du cuivre ne ncessitent que des quantits limites de mtal et cesnouveaux besoins sont largement compenss par labandon dutilisations indus-trielles massives et par les volumes croissants de mtaux recycls. Cependant, lademande croissante des pays en voie de dveloppement ncessitera une augmen-tation massive de la production de cuivre ; cette augmentation ne sera pas possiblesans la dcouverte de nouveaux gisements et leur exploitation efficace.

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    2.2 Classifications des gisements

    2.2 CLASSIFICATIONSDESGISEMENTS

    2.2.1 Une grande diversit de classificationspour une grande diversit de gisements

    Il existe des similitudes entre la diversit de classement des minerais et celle desclassements de gisements. Dans les ouvrages plus anciens, les gisements sont classsselon leur type de production : les gisements de cuivre, les gisements dor, les sourcesdnergie (fissible luranium, ou fossile les charbons et hydrocarbures), etc. Ce

    Tableau 2.4 Classification des gisements de Lindgren(modifie daprs Lindgren, 1933 et Evans, 1993).

    Profondeur Temprature

    (C)

    Occurrence Mtaux

    Gisementstlthermaux

    En surface 100 Dans les rochessdimentaires oules coules de laves ;gisements dans desfractures ouvertes et descavits. Pas de processusde remplacement.

    Pb, Zn,Cd, Ge

    Gisementspithermaux

    Depuisla surfacejusqu

    1,5 km

    50-200 Dans les rochessdimentaires ou ignes ;Gisements souvent

    localiss dans dessystmes de failles ; sousforme de simples veinesou sous forme cylindriqueou de stockwork.Processus de remplacementlimits.

    Pb, Zn,Au, Ag,Hg, Sb,

    Cu, Se,Bi, U

    Gisementsmsothermaux

    1,2 4,5 km 200-300 Gnralement proximitou au sein mme de rochesignes ; associs desfailles rgionales ;gisements de remplacement

    en extension ouremplissage de fractures ;corps tabulaires,stockworks, corpscylindriques.

    Au, Ag,Cu, As,Pb, Zn,Ni, Co,W, Mo,

    U, etc.

    Gisementshypothermaux

    3 15 km 300-600 A proximit ou au seinmme de rochesplutoniques mises en place des profondeursimportantes. Affleurentl o lexhumation a timportante. Remplissage

    de fractures ou zones deremplacement de formetabulaires, ou irrgulire.

    Au, Sn,Mo, W,Cu, Pb,Zn, As

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    Chapitre 2 Classification, rpartition et utilisation des minerais et gisements

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    type de classement peut tre utile dans un contexte purement conomique, maisnest pas utilis dans ce texte dans lequel nous traitons des processus de formation.

    Au cours du XXesicle, de nombreuses classifications se sont bases sur le type deroche dans lequel se trouvent les gisements o sur la gomtrie du gisement et sarelation avec son encaissant. Un exemple est donn dans le tableau 2.4. Ainsi, lesgisements dans des roches plutoniques taient distingus de ceux dans des rochessdimentaires ; les gisements sous forme de veine taient distingus des couchesconcordant avec la stratification des roches hte ; les minerais massifs taientdistingus des minerais dissmins. Une classification populaire propose parLindgren influent gologue amricain spcialis dans ltude des gisements distingue les gisements forms dans les diffrents niveaux de la crote (tableau 2.4).De nos jours, les termes pithermal , msothermal , et catathermal sontencore utiliss pour dcrire les gisements de faible profondeur, de profondeur inter-

    mdiaire, et les gisements forms en profondeur. Une distinction est ensuite faite entreles gisements syngntiques forms en mme temps que leur roche hte desgisements pigntiques forms par la cristallisation tardive des minraux dintrtconomique, dans les roches dj consolides.

    la fin du XXesicle, le dveloppement de la thorie de la tectonique des plaquesa rpandu toute une srie de classifications lies au contexte tectonique. Comme lemontre le tableau 2.5, les gisements dans les bassins ocaniques taient distingusde ceux dans les zones en convergence ou ceux dans des contextes intracratoniques.Cette catgorie de classification est encore utilise, particulirement lorsque londiscute de la rpartition lchelle plantaire des gisements, comme nous le feronsdans la partie suivante. Cependant, ces types de classifications ont dsormais tlargement remplacs par dautres types de classifications dans lesquels le critre debase est le processus responsable de la minralisation (tableau 2.6).

    Tableau 2.5 Classification des gisements en fonction du contexte godynamique(classification tectonique).

    I. Gisements de rides ocaniques (frontires de plaques en divergence)Gisements de sulfures massifs volcanogniques VMS (Cu, Zn)

    Gisements exalatifs SEDEX (Zn, Cu, Pb, Au and Ag). Par exemple la mer Rouge.

    Nodules de manganse (Mn, Ni, Cu, Co)

    Amiantes riches en chrome et platinodes dans les roches ultramafiques (Cr, PGE)

    II. Gisements dans les marges en convergence

    Gisements de porphyres de cuivre (Cu-Mo)

    Gisements de mtaux de base (Cu, Pb, Zn, Mo), de mtaux prcieux (Pt, Au, Ag) et dautres

    mtaux (Sn, W, Sb, Hg).Veines Pb-Zn-Ag et gisements mtasomatiques.

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    2.2 Classifications des gisements

    III. Gisements dans les systmes de rifts intra-cratoniques

    Gisements de Sn, fluorine, barytine dans les granites.Evaporites dans les bassins des rifts.

    Gisements de carbonatites sources de Nb, P, REE, U, Th et autres lments rares.

    IV. Gisements en contexte intracontinental

    Gisements de Ni et platinodes dans les intrusions basiques lites

    Gisements de Ti dans les anorthosites

    Gisements doxyde de fer cuivre or

    Gisements de Pb-Zn-Ag dans les calcaires et les sdiments clastiques

    Gisements de cuivre sdimentairesLatrites Ni et Al

    Diamants dans les kimberlites

    Tableau 2.6 Classification des gisements en fonctiondes processus minralisateurs.

    Les gisements magmatiques

    Les gisements de chromites des complexes basiques-ultrabasiques, forms par unemodification de la squence de cristallisation dun magma

    Les gisements de magntite et de platinodes des complexes basiques-ultrabasiques,forms par des processus magmatiques et/ou hydrothermaux

    Les gisements de sulfures forms par immiscibilit magmatique

    Les autres gisements magmatiques

    Les gisements hydrothermaux

    Les gisements de sulfures massifs volcanognes ou VMS (Volcanogenic Massive Sulfide)

    Les gisements de porphyres

    Les gisements sdimentaires exhalatifs (SEDEX)

    Les gisements de type Valle du Mississippi ou Mississippi Valley Type (MVT)

    Les autres types de gisements hydrothermaux

    Les gisements forms par des processus sdimentaires et de surface

    Les gisements de placers

    Les gisements de fer sdimentaires

    Les autres gisements sdimentaires : Mn, phosphates, nitrates, sels, soufre

    Les latrites

    Laltration supergne

    Tableau 2.5 Classification des gisements en fonction du contexte godynamique(classification tectonique).(Suite)

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    Chapitre 2 Classification, rpartition et utilisation des minerais et gisements

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    Bien quon puisse reprocher ce type de classification de ne pas tre suffisammentrigoureuse car repos