Exploration d'un gisement

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 pour le projet Ressources21 affilié au pôle OTELo Observatoire Terre et Environnement de Lorraine. 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 être apportées.

Où chercher et où trouver des ressources naturelles? C'est la première question que se pose un explorateur. Maintenant que les recherches préliminaires ont été faites, il faut aller directement sur le terrain et effectuer des tests pour voir s'il il y a un gisement. Et s'il y a un gisement est-il viable?

L'étape d' exploration se décompose en deux phases :

• La recherche du gisement : différentes méthodes scientifiques tels que la géologie, la physique ou encore la chimie vont être utilisées pour trouver les zones contenant potentiellement le minerai.
• La mise en valeur du gisement : cette étude consiste à vérifier que toutes les conditions favorables sont réunies pour commencer la construction de la mine et va comprendre plusieurs aspects :
  • L'aspect géologique global.
  • L'aspect environnemental, social et économique, qui constituent l'étude de faisabilité.
  • La prise de décision, l'obtention de permis de construction et de financement.

Schéma des principales étapes de la phase d'exploration

La recherche du gisement

Exemple d'une partie de carte géologique avec le détail d'une zone où l'on indique la présence potentielle de tungstène (de symbole W), entouré par les ronds rouges

Reconnaissance régionale

Chaque minerai se forme dans un contexte géologique qui lui est propre. Différents facteurs géologiques et géodynamiques doivent être pris en compte : la nature des roches environnantes, les interactions entre les roches, la nature des fluides qui circulent, la force et la vitesse de déformation de l'écorce terrestre.

Une fois sur le terrain, la première étape est de faire une carte géologique de la zone si elle n'a pas déjà été effectuée : on repère les couches géologiques environnantes, on mesure leurs étendues respectives, leurs formes potentielles en profondeur. Une carte géologique représente les roches sous le sol. Son étude permet de connaître la forme probable des couches en profondeur, de retracer l'histoire de la formation de ces roches et donc de savoir s'il peut y avoir un minerai exploitable sous nos pieds.

Mettre la carte géologique du secteur 5 des alpes du sud et leur gocad

Exemple : L'antimoine (de formule Sb) est un élément que l'on trouve principalement en Chine (53% des réserves en 2011). On sait également qu'en Chine, l'antimoine peut se trouver dans un ensemble constitué de schistes contenus dans des grès. On va donc rechercher les couches présentant ce type d'association afin de réduire la zone de recherche.

Prospection

Pendant la prospection, plusieurs méthodes peuvent être utilisées. Le choix de la méthode dépend de la nature des structures environnantes, de la précision désirée, des besoins et des moyens de l'industrie.

Les deux domaines scientifiques principalement utilisés sont la géophysique et la géochimie. Ils vont permettre de connaître au mieux les caractéristiques des couches, des roches et des minéraux que ces dernières contiennent.

Exemple de prospection physique de surface : la prospection sismique

Les méthodes physiques de prospection

La géophysique permet de repérer des couches situées en profondeur tout en restant à la surface. On peut ainsi connaître leurs formes et obtenir des premiers indices sur la composition des roches. Elle va aussi permettre de déterminer les caractéristiques physiques des roches , tels que la perméabilité ou la porosité.

Il y a donc deux types de prospection géophysique : la prospection de surface et la prospection en profondeur.

Les méthodes chimiques de prospection

La géochimie permet l'analyse des éléments constituant la roche. Elle permet de detecter les concentrations anormalement élevées d'un élément, indiquant la présence d'un minerai. C'est une 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.

Mise en valeur des ressources

Aspect géologique

Lorsque la présence d'un gisement est démontrée, on étudie la géométrie, le volume et la qualité de l'éventuel minerai. Cette étude permet de déterminer quels outils vont -être les plus efficaces et appropriés pour extraire et traiter le minerai. C'est l'étape d'exploration avancée.

NB: Doit-on définir ici le traitement ou faut-il le faire avant?

Avant de commencer la construction de la mine, il reste à prévoir les différentes conséquences environnementale, sociale et économique de la construction de la mine sur ce site, c'est l' étude de faisabilité.

L'étude de faisabilité

Impacts environnemental et social

Beaucoup de questions se posent quant à la construction de la mine. Les plus importantes concernent les dangers et nuisances qui peuvent atteindre l'homme et l'environnement.
De nombreuses nuisances sont mesurées : les nuisances sonores, les émissions de particules fines (entraînant des problèmes respiratoires), la mise en danger d'espèces animales ou végétales, la pollution des eaux, la perturbation de l'écosystème,...).

C'est à ce moment-là qu'il faut également prévoir la réhabilitation du site : comment restaurer l'environnement une fois que l'exploitation minière cessera? On procède donc à une étude d’impacts préalable pour déterminer tous ces facteurs et les limiter au maximum.

Impact économique

Le dernier impact, également très important : il faut déterminer le coût et les revenus de l’exploitation future. Une exploitation minière fonctionne comme une entreprise : elle doit être rentable. Les coûts engendrés par la construction de la mine, l'exploitation et le traitement du minerais et la réhabilitation du site ne doivent pas dépasser la valeur du minerai.

Si ces analyses se révèlent profitables pour l’entreprise, on peut alors demander l'obtention des différents permis et prendre les décisions relatives au futurs travaux.

Prise de décisions et obtention des permis

L'obtention des permis de construction marque la transition entre l'exploration (l'étude d'un gisement) et l'exploitation (la mise en place de la mine). Différents permis doivent être obtenus : le permis environnemental, garantissant le respect de l'environnement et sa restauration après la fermeture de la mine et le permis de construction qui lui est lié et qui prévoit l'installation des infrastructures.

Notes

A retirer?

L'exploration (ou prospection) est la première étape à effectuer sur le terrain avant de construire la mine dont on va extraire un minerai.

Elle va se décomposer en deux phases :

Avant de partir sur le terrain, des recherches ont été faites afin de déterminer les endroits dans le monde où l'on pourrait trouver le minerai voulu par l'entreprise (recherche de gisements déjà trouvés ou bien nouvelles recherches en utilisant les connaissances générales en géologie concernant l'élément désiré). (. à nouveau grâce à des connaissances géologiques globales)

Le but de cette carte est de délimiter les couches contenant notre minerai. Cette carte va permettre de repérer les couches qui peuvent contenir notre minerai.

Les méthodes utilisées vont utiliser différents propriétés physiques comme la vitesse de trajet d'une onde, la capacité d'une roche à emmagasiner ou transmettre la chaleur, l'électricité,...

Elle va s'effectuer sur les roches et consiste en des analyses sur les éléments qui constituent les roches. On peut ainsi trouver des concentrations en un minéral qui seraient anormales par rapport à la roche que l'on analyse, indiquant la présence d'un dépôt de minerai particulier qui serait à proximité.

Exemple : Considérons que l'on a un dépôt enfoui de stibine (minéral composé d'antimoine et de soufre de formule $Sb_{2}S_{3}$). Si on trouve une concentration anormale d'antimoine 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.

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 trouver dans notre sol, on peut en conclure que l’on a un dépôt à proximité.

En effet si l’exploitation coûte plus d'argent qu’elle ne peut en rapporter à l’entreprise ou à la société qui prévoit de l’exploiter, la mine fermera. Ceci est possible même quand il y a assez de minerai dans le gisement pour l'exploiter. L’entreprise cherchera donc une autre localisation de gisement.

En effet si l’exploitation coûte plus d'argent qu’elle ne peut en rapporter à l’entreprise ou à la société qui prévoit de l’exploiter, la mine fermera. Ceci est possible même quand il y a assez de minerai dans le gisement pour l'exploiter. L’entreprise cherchera donc une autre localisation de gisement.

On étudie également quels seront les méthodes que l'on va utiliser pour extraire le minerai et pour le traiter (le rendre accessible à la vente par les entreprises, pour qu'il soit transformé et qu'il serve à la confections d'appareils, d'ustensiles, d'objets, etc.).

Il faut également savoir à l'avance si l'environnement d'origine sera restauré une fois la mine fermée à la fin de l'exploitation (quand le gisement aura été épuisé ou si la mine ferme pour des raisons économiques -si le minéral n'est plus nécessaire ou bien s'il coûte trop cher-).

avant de pouvoir commencer la construction de la mine, et il faut déjà planifier à l'avance le déroulement de l'exploitation minière (ceci étant la prise de décisions).