Exploration d'un gisement (Article détaillé)

Bienvenue sur le wiki : Les métaux stratégiques - Les ressources du XXIème siècle

Espace dédié à un travail pédagogique Ce wiki a été crée par Quentin Lespagnol et Alix Marchal dans le cadre d'un stage de communication scientifique affilié au laboratoire OTELo Observatoire Terre et Environnement de Lorraine et au projet Ressources21. Ce sont des étudiants en deuxième année à l'Ecole Nationale Supérieure de Géologie à Nancy . Ce document est actuellement en cours de réalisation et des modifications tant sur le fond que la forme vont y êre apportées.

Le fait de rechercher avec l’intention de découvrir quelque chose : c’est ainsi qu’est souvent défini le terme « exploration ».

En effet, comme énoncé dans la recherche expérimentale pour les ressources stratégiques, un travail conséquent en amont a été réalisé, des recherches bibliographiques et en laboratoire ont été menées. Cela nous indique comment les éléments qui nous intéressent interagissent avec divers produits (réaction chimique avec l’eau par exemple), pourquoi ils se trouvent dans tels minéraux, étant eux-mêmes composants des roches (les associations et les roches diffèrent selon le contexte géologique), et où sont-ils localisés. Ces travaux ayant été effectués, l’étape d’exploration peut commencer.

Elle se décompose en plusieurs étapes :

• des planification scientifiques (l’exploration à proprement parler)
• des études des dimensions sociales et économiques (mise en valeur des ressources, travaux de développement et évaluation du gîte, étude de faisabilité et décision de construire ou non la mine).

On peut penser que si la roche contenant notre élément se trouve en surface, alors la cartographie géologique suffit amplement : on se sert des indications de la carte pour trouver les affleurements et il n’y a plus qu’à amorcer la mise en place de la mine. Néanmoins, tous les affleurements ne sont pas forcément visibles en surface et même ceux qui le sont peuvent très bien aller en profondeur (c’est en majorité le cas), ce qui justifie la nécessité de ces étapes préalables à l’exploitation. Bien entendu, le choix des méthodes utilisées pendant la prospection dépendront des demandes de l'entreprise qui fait la demande (surface de recherche, précision demandée, nature des structures environnantes, etc).

Méthode d'exploration en surface : la prospection géophysique

Voir Article détaillé sur les méthodes de prospection géophysiques de surface

Méthode d'exploration indirecte et non-destructive qui ne change pas la composition du sol et ne modifie pas son état . On utilise principalement la gravimétrie, le magnétisme et la sismique.

• La gravimétrie consiste à analyser les anomalies de densité et de comprendre pourquoi le sol à une densité plus faible ou plus élevée à une profondeur donnée par rapport à la normale connue pour cette profondeur.

• Le magnétisme étudie les propriétés des phénomènes et des champs magnétiques, et permet donc d’identifier la présence de minéraux magnétiques comme le fer ou encore le nickel ou le cobalt.

• La sismique utilise les ondes d’explosions déclenchées pour l’étude. On distingue deux types d’ondes : les ondes réfléchies qui contribuent à la sismique réflexion et les ondes réfractées qui contribuent à la sismique réfraction.

Méthodes d'explorations en profondeur

Prospection géochimique

Méthode directe destructive (prélèvement de roches) qui permet d’analyser la composition en éléments d’une roche. Les échantillons font l'objet d'analyses chimiques visant à détecter la présence de métaux d'intérêt : ces analyses peuvent montrer une anomalie de concentration d’un élément particulier qui ne devrait pas exister dans cette roche, ou alors en faible concentration. Cela peut donc nous indiquer si nous sommes à proximité d’un dépôt particulier.

Exemple général : on considère qu’on a un dépôt enfoui de sulfures de cuivre. Si on trouve une concentration anormale de cuivre comparé à la valeur que l’on devrait normalement trouver dans notre sol, on peut en conclure que l’on a un dépôt à proximité.

Diagraphie

La diagraphie consiste en un enregistrement continu de différents paramètres physiques comme le rayonnement gamma (obtention de masses volumiques), la résistivité électrique (présence et nature de liquides contenus dans une couche), la polarisation spontanée (salinité, porosité, présence d’argiles), ou encore la vitesse du son (couche compacte ou non). Cette méthode permet donc d’obtenir de nombreuses informations utiles sur le sol mais coûte extrêmement cher, d’où l’utilisation privilégiée des méthodes de surface.

Le forage au diamant

Au moyen de forages au diamant, on récupère une carotte de roche; à l'aide des carottes extraites de plusieurs trous, les géologues construisent une image tridimensionnelle de la géologie locale. Des échantillons de carottes sont en outre soumis à une analyse chimique.

Excavation de tranchées

On peut creuser des tranchées ou enlever la végétation et le sol qui recouvrent les affleurements pour cartographier les formations géologiques sub-superficielles ou pour faire un échantillonnage en vrac dans les endroits où on a des chances de trouver du minerai ou d'autres unités géologiques très près de la surface.

Étude de faisabilité

Lorsque les méthodes de prospection ont montré la présence d'un gisement, on étudie le volume et la qualité de l'éventuel minerai, la géométrie du gisement et les méthodes d'extraction et de traitement les plus appropriées. C'est l'étape d'exploration avancée.

À cette étape, il est essentiel d'établir un chantier souterrain ou à ciel ouvert à petite échelle afin de recueillir les renseignements nécessaires pour prendre des décisions quant à la poursuite de la mise en valeur du site. Dans le cadre de l'exploration avancée, l'échantillonnage en vrac nécessite le prélèvement de grandes quantités de roches. On en tire de précieux renseignements sur la qualité, la minéralogie et la géochimie de la roche. Parallèlement à l'échantillonnage en vrac, on procède couramment à de multiples forage au diamant, dont on utilise les résultats pour mieux connaître la géométrie du gisement minéral, de même que le volume, les caractéristiques et la délimitation de la zone minéralisée.

Si les résultats obtenus montrent que l'on peut exploiter le gisement pour en tirer notre élément, il reste à déterminer si la mine peut être construite sur ce site et si les différents impacts que la mise en place de cette dernière à cet endroit peut engendrer : est-ce que cela peut nuire à l’environnement ? Comment va se passer la réhabilitation (remise en état) de l’environnement global après la fermeture de la mine ? On procède donc à une étude d’impacts préalable. Enfin, il faut déterminer le coût et les revenus de l’exploitation future. En effet, même si le gisement est exploitable, si l’exploitation coûte plus qu’elle ne peut rapporter à l’entreprise ou la société qui prévoit de l’exploiter, la mine ne sera pas mise en place. L’entreprise cherchera donc une autre localisation de gisement.

Si ces analyses se révèlent profitables pour l’entreprise, on peut alors commencer l’établissement de la mine et des différents appareils permettant son bon fonctionnement et commencer l’exploitation.