Citer cet ouvrage
- ARNDT, Nicholas T.,
- GANINO, Clément,
- ARNDT, Nicholas
- et KESLER, Stephen,
- Arndt, Nicholas T..,
- et al.
- Arndt, N.-T.,
- Ganino, C.,
- Arndt, N.
- et Kesler, S.
Figure 1.1 – Évolution de la production et du prix du cuivre au cours des 120 dernières années.
Statistiques de l’USGS, Mineral Resources Program, disponibles sur internet à l’adresse http://minerals.usgs.gov/products/index.html.
Figure 1.2 – Évolution des réserves estimées de cuivre entre 1900 et 2010. Notez l’augmentation depuis 25 mt en 1900 jusqu’à 550 mt en 2010.
D’après Schodde, 2010; http://www.minexconsulting.com/publications/Growth%20Factors%20for%20Copper%20SME-MEMS%20March%202010.pdf , avec la permission de l’auteur.
Figure 1.3 – Facteurs technologiques, sociaux, et économiques contribuant à la diminution du prix du cuivre au cours du siècle dernier.
D’après Schodde, 2010); http://www.minexconsulting.com/publications/Growth%20Factors%20for%20Copper%20SME-MEMS%20March%202010.pdf), avec la permission de l’ auteur.
Tableau 1.1 – Propriétés et utilisation de quelques substances utiles (éléments, minéraux et roches).
Figure 1.4 – Le « criticality index » des substances minérales d’après la Commission européenne.
"http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/crm-report-on-critical-raw-materials_en.pdf..
Figure 1.5 – Teneur moyenne des gisements en fonction de leur tonnage (a) et en fonction du prix du métal (b).
Figure 1.7 – Influence de la taille de grain sur l’exploitabilité :
(a) minerai non métamorphisé à grains très fins du gisement de McArthur River. Les lits clairs sont composés de grains fins de sulfures de Zn-Fe et d’argiles. Des grains de quartz détritiques et des clastes de roches déforment ces lits ; (b) minerai peu métamorphisé, à grains fins et déformés du Mt Isa ; (c) gros cristaux de galène et bustamite (silicate de Mn-Ca) du gisement de Broken Hill ayant subi un métamorphisme en faciès granulite. (Photographies : (a) de Ross Large ; (b) de Peter Muhling ; et (c) de Chris Arndt)
Tableau 2.1 – Classification des ressources minérales en fonction de l’utilisation du produit.
Note : cette classification est indicative mais certains éléments ne peuvent pas être rangés dans une seule catégorie : le nickel est à la fois un métal de base et un métal ferreux ; le titane est à la fois un métal ferreux et un métal de haute–technologie.
Tableau 2.3 - Utilisation du cuivre dans l’industrie.
Source : Standard CIB Global Research www.Standardbank.CO.za
Tableau 2.4 – Classification des gisements de Lindgren (modifiée d’après Lindgren, 1933 et Evans, 1993).
Tableau 2.5 – Classification des gisements en fonction du contexte géodynamique (classification tectonique).
Figure 2.1 – Distribution mondiale des gisements et des ressources minérales. (suite)
Source : British Geological Survey, World Mineral Production 2005‐2009, http://www.bgs.ac.uk/mineralsuk/statistics/worldStatistics.html.
Figure 2.2 – Tendances des échanges mondiaux de substances minérales.
Source d’informations : http://www.trademap.org/
Tableau 2.7 – Liste des principaux pays producteurs d’une sélection de métaux et minerais.
Source : British Geological Survey 2012. Production mondiale en 2012 depuis les données compilées entre 2008 et 2012.
Tableau 2.8 – Liste des principaux pays importateurs et exportateurs de minerai, en 2007.
Source : http://www.trademap.org/
Processus de purification du minerai de Ni-Cu–PGE
D’après le BGS – British Geological Survey - www.MineralsUK.com)
Figure 2.3 – Carte de répartition des minéralisations en France métropolitaine (modifiée d’après les données BRGM).
Figure 3.1 – Couche de chromite à Dwars River, dans le complexe du Bushveld en Afrique du Sud.
Figure 3.2 – Le meilleur exemple de gisement magmatique : les chromites du complexe du Bushveld en Afrique du Sud.
Figure 3.4 – Mécanismes de Irvine (1975 ; 1977) pour expliquer la formation des gisements de chromites du Bushveld.
(a) Représentation dans le diagramme triangulaire (Silice-Olivine-Chromite) des gammes de compositions naturelles. (b) Cas de contamination par l’encaissant : le magma primitif (A) évolue lors de la cristallisation d’olivines vers le point (B). Il suit ensuite la ligne cotectique en direction du point (C). Si à ce moment, il est enrichi en silice par une contamination de l’encaissant (granite), le magma hybride (D) se trouve dans le champ de stabilité de la chromite. Entre (D) et (E) le magma hybride ne cristallise que des chromites. C’est cette cristallisation exclusive de chromite qui crée une concentration suffisante pour former le gisement. (c) Cas de mélange entre un magma primitif (A) et un magma évolué (F) : un tel mélange produit un magma hybride (G) dont la composition chimique entraîne une cristallisation exclusive de chromite sur le trajet de (G) vers (H).
Figure 3.6 – Gouttelettes de sulfures magmatiques au sein d’un gabbro à Noril’sk–talnakh, russie.
Figure 3.7 – Carte géologique de la région de Kambalda, Australie.
Modifié d’après Gresham et Loftus-Hills (1981).
Figure 3.8 – Coupe schématique de gisement typique de Kambalda, montrant les distributions des sédiments entre les coulées, les minéralisations interspinifex, et les ocellites felsiques.
D’après Groves et al., 1986, et Lesher et Keays, 2002.
Figure 3.9 – Processus de formation du minerai à Kambalda.
D’après Lesher et collaborateurs (2001).
Figure 3.10 – La ville de noril’sk, ses fonderies et les paysages alentours affectés par les fumées.
photographies N. arndt.
Figure 3.11 – Les trapps de Sibérie et les gisements de sulfures de nickel de Noril’sk Talnakh.
Sources : (a) d’après Reichow et al. (2002) ; (b) d’après Czamanske et al. (2002)
Figure 3.12 – Coupe à travers la pile volcanique et le complexe de sills sous-jacent aux trapps de Sibérie.
D’après Czamanske et al. (2007)
Figure 3.13 – Coupe d’un sills minéralisé du gisement de Noril’sk Talnakh.
D’après A. J. Naldrett (2004).
Figure 3.14 – Photographies (a) des trapps de Sibérie, (b) du minerai et (c) des évaporites.
Photographies N. Arndt.
Figure 3.15 – Compositions isotopiques du soufre des roches associées au gisement de Noril’sk-Talnakh.
Modifié d’après Ripley et al. (2003).
Figure 3.16 – Processus de formation du gisement à Noril’sk-Talnakh.
D’après A. J. Naldrett (2004).
Figure 4.2 – Figure synthétisant (a) en haut, les compositions isotopiques de l’oxygène et de l’hydrogène des cinq principaux types de solutions hydrothermales ainsi que la tendance liée à la modification de la composition isotopique de l’oxygène lors de la percolation de l’eau météorique au sein des roches et (b) en bas, les gammes de températures et de salinités des principales solutions hydrothermales.
Tableau 4.1 – Composition de quelques fluides des systèmes hydrothermaux (compilation de Chenevoy et Piboule, 2007).
Figure 4.3 – Caractéristiques et schéma général de la circulation de fluides aux rides médio–océaniques.
Ces fluides sont responsables de l’édification des fumeurs noirs, et entraînent l’accumulation de sulfures sur le plancher océanique (modifié d’après Robb, 2007).
Figure 4.4 – Solubilité du Zn dans les fluides hydrothermaux.
La solubilité du Zn dans les fluides hydrothermaux augmente brusquement lorsque la teneur en Cl− est supérieure à 105 mg × l−1 grâce à la formation de complexes chlorés. Si la teneur en Cl− diminue, quand par exemple le fluide est dilué, le Zn précipite et peut former des gisements (modifié d’après Cathles et Adams, 2005).
Figure 4.5 – Diagramme de synthèse montrant la configuration générale et la zonation de l’altération dans les gisements épithermaux HS et LS.
L’altération proximale dans les systèmes LS est souvent zonée avec des assemblages à adulaires, séricite, et illite (très modifié d’après Hedenquist, 2000 et Simmons et al., 2005).
Figure 4.6 – Minerai et altération épithermale.
(a) veine LS dans le gisement d’Ivanhoe dans le Nevada (États-Unis), montrant des lames dans la silice ayant remplacé la calcite « Bladed Calcite » (la texture laminaire de la calcite indique l’ébullition du fluide) et incorporé des fragments d’encaissant. (b) veine du gisement de Waihi (Nouvelle-Zélande) présentant des lames de quartz et d’adulaire. Les couches sombres contiennent de l’électrum et d’autres minéraux aurifères. (c) électronographie à balayage en électron rétrodiffusés montrant un assemblage quartz-alunite-pyrite « Vuggy Silica » dans les gisements de Pueblo Viejo (République Dominicaine). (d) silice à texture en géode dans le gisement HS de Summitville, Colorado (États-Unis). Les grands creux rectangulaires sont liés au lessivage de feldspaths de la roche volcanique d’origine. Photographies de S. Kesler. Image MEB de J.L. Muntean.
Exemples de travertins.
(a) Travertin en colonnes (vue de dessus), également appelé « geyserite »,du système hydrothermal actif de Wairaki en Nouvelle-Zélande : composéde colonnes empilées et de laminations qui se forment dans les systèmeschauds (< 90 °C) avec alternance des conditions humides et sèches.
Figure 4.7 – Illustration de la partie supérieure d’un pluton granitique dans un édifice volcanosédimentaire, montrant la relation des roches intrusives avec les porphyres cuprifères, les skarns et l’affiliation magmatique possible avec des gisements épithermaux HS et de type Carlin (modifié d’après Sillitoe, 2010).
Structure de quelques gisements VMS.
(1) Gisement TAG. Modifié d’après Hannington et coll. (1998). (2) Gisement VMS de Chypre. Modifié d’après Robb (2008). (3) Gisement VMS archéen. Modifié d’après Boldy (1968).
Figure 4.8 – Diagramme d’un gisement VMS typique, à partir de l’exemple du « TAG sulphide mound », sur la ride medio-Atlantique.
Modifié d’après Hannington et al. 1998.
Figure 4.9 – (a) Photographie d’une coupe de cheminée de fumeur noir d’un gisement VMS (source : N. Arndt).(b) et (c) photographies du minerai du gisement sulfures massifs volcanogéniques de Yaman Kasy dans l’Oural (source : Phil Crabbe). b) montre un terrier de ver, et (c) montre des monoplacopherans et des brachiopodes fossiles. La pièce et les graduations (grands traits tous les centimètres) donnent l’échelle.
Figure 4.10 – Répartition des zones d’altération (gauche) et des types de minéralisation de sulfures dans les gisements porphyriques.
Modifié d’après Lowell et Guilbert, 1970.
Figure 4.11 : (a) Photographie aérienne de la principale mine de Chuquicamata et du plus petit gisement Exotica, au sud. (b) Carte géologique du gisement (Ossandon et al. 2001).
Figure 4.12 – Composition isotopique de l’oxygène et de l’hydrogène des fluides associés avec les gisements porphyriques ainsi qu’avec quelques autres gisements(épithermaux à Creede, filoniens à Sn-Cu à Cornwall, etc.) (modifié d’après Barnes, 1979).
Figure 4.13 – Les minerais de gisement SEDEX australiens
(a) Contexte géologique (d’après Goodfellow et Lydon, 2007). (b) et (c) Faciès lité composé de sphalérite et galène interlaminées de pyrite, de carbonate hydrothermal et de chert carboné. Gisement Howards Pass Yukon et Territoires du Nord-Ouest. Photographies de R. Large.
Figure 4.14 – Illustration des origines des gisements SEDEX distaux et proximaux.
Modifié d’après Goodfellow et Lydon, 2007.
Figure 4.16 – (a) minerai dans une brèche du gisement MVT de Robb Lake (Canada), présentant des fragments de dolomie dans une matrice de sphalérite et galène. (b) minerai concrétionné du gisement de Cadjebut (Australie). (c) Sphalérite remplissant la porosité autour d’un stromatolithe à Viburnum Trend (Missouri, États-Unis). (sources : (a) Paradis et al. (2007) ; (b) C. Arndt ; (c) S. Kesler).
Tableau 4.4 – Principaux types de gisements d’uranium.
Pourcentage approximatif des ressources mondiales connues d’uranium.
Figure 4.17 – Illustration des caractéristiques géologiques (a) et de l’origine des gisements d’uranium (b) roll-front, (c) reliés à des discordances
Modifié d’après Jefferson et al., 2008 et Robb, 2005.
Figure 4.18 – Les gisements d’or orogéniques.
(a) veine rubanée et (b) filon d’or de très forte teneur occupant une fente de tension dans la mine de Pamour (Ontario, États-Unis). Le marteau donne l’échelle. (c) Pyrrhotite et arsènopyrite formées par sulfuration de l’encaissant autour d’une veine (matériau claire à gauche). Echantillon du gisement de Homestake (Dakota du Sud, États-Unis). (d) Veine dans la mine de Pamour (Ontario, États-Unis), avec des extensions horizontales dans l’encaissant montrant le franchissement transitoire de pressions supralithostatiques. (Photographies de S. Kesler et E. Van Hees).
Figure 4.19 – Les gisements d’or de type Carlin.
(a) Carte montrant les alignements des gisements de type Carlin. (b) Gisement de vista 1 montrant le minerai oxydé en clair. (c) Échantillon de minerai du gisement de sédiments carbonés avec un peu de pyrite de Betze-Post-Screamer. (d) Électronographie à balayage (électrons secondaires) d’un grain de pyrite du gisement de type Carlin de Meikle. Le grain mesure 200 micromètres de diamètre et présente un cœur dépourvu d’arsenic et une bordure tardive avec des zones de croissance comportant différentes teneurs d’As (les tons les plus clairs indiquent les plus fortes teneurs en As). Les teneurs en or, mesurées par spectromètre de masse à source plasma avec un dispositif d’ablation laser sont indiquées dans des cercles. Notez les quantités d’or très faibles au centre et significativement plus élevées dans les surcroissances riches en arsenic. (Photographies de Z. Ye ; analyses de S. Chryssoulis).
Figure 4.20 – Illustration schématique comparant le minerai et le zonage de l’altération dans les gisements IOCG (à gauche) et dans les porphyres de cuivre (à droite).
Modifié d’après Richarson et Mumin, 2013.
Tableau 5.2 - Caractéristiques physiques et chimiques des minéraux des placers (d’après Garnett et Bassett, 2005)
Minéraux arranges par ordre de durée de vie dans un environnement fluvial.
Figure 5.1 – Carte simplifiée du Witwatersrand basin.
Montrant la disposition centrale des conglomérats et des sables des groupes de Central Rand et de West Rand, les basaltes effusifs du Venterdorp Supergroup qui ont protégé les sables et conglomérats, et les granites alentours qui ont été les sources probables d’or (carte modifiée d’après Schmitz et al. 2004 et Frimmel et al. 2005).
Tableau 5.3 – Arguments pour les modèles hydrothermaux et le modèle placer pour la formation des gisements d’or de Witwatersrand.
Modifié d’après Frimmel et al. (2005).
Figure 5.2 – Les conglomérats de Witwatersrand.
(À droite) Photographie du conglomérat de Witwatersrand montrant les clastes blancs et noirs de quartz et silice ainsi que les galets de pyrite (source : S. Kesler). (À gauche) Pyrite détritique des conglomérats de Witwatersrand. La largeur réelle de la zone photographiée est de 8 mm (photographie de A. Hofmann).
Figure 5.3 – Localisation des trois catégories différentes de gisements de diamants en Afrique du Sud.
Les diamants primaires kimberlitiques, les gisements alluviaux dans les lits des rivières actuelles et anciennes, et les gisements alluviaux dans des graviers au large.
Figure 5.4 – Photographies de diamants alluviaux.
(a) Concentré de minéraux lourds d’une plage de Namibie contenant 5 diamants. Pouvez-vous les distinguer des grains de quartz ? Ils sont en dessous de la pièce de monnaie. (b) Diamants de qualité (« gemmes ») extraits de ce type de plage.
Source : http://www.diamondfields.com.
Figure 5.5 – Techniques d’extraction des diamants dans les gisements au large.
Techniques d’extraction des diamants dans les gisements de plage et au large. (a) Système de pompes utilisé pour aspirer les derniers sédiments piégés sur le plancher sous les plages actuelles de Namibie. (b) Équipement d’aspiration monté sur un tracteur et utilisé par un plongeur sous-marin pour aspirer les sédiments d’une zone active de plage. La flèche à l’horizon montre une opéra-tion d’extraction de sédiments au large avec un équipement comme celui schématisé en (c).
Figure 5.6 – Photographies de fers rubanés.
(a) Détail d’une formation dans la mine de fer Tom Price dans le Pilbara (Australie).
Figure 5.7 – Diagrammes Eh-pH montrant les champs de stabilité pour le fer et le manganèse.
(a) Relations de phases pour les faciès à sulfures, carbonates et oxydes dans les formations de fer (d’après Garrels and Christ, 1965) ; (b) Champs de stabilité pour les phases dissoutes d’oxydes de fer et manganèse montrant les conditions dans lesquelles le fer précipite mais le manganèse est stable (modifié d’après Troester, 1998)
Figure 5.8 – Modèle génétique des formations précambriennes de fer, présentant des zones possibles d’oxydation, l’une aérobie l’autre anaérobie.
D’après Klein and Beukes, 1993 et Bekker et al., 2013.
Tableau 5.5 – Liste des principaux pays producteurs d’aluminium.
Source : British Geological Survey 2012. Production mondiale en 2012 depuis les données compilées entre 2008 et 2012.
Figure 5.9 – Diagramme Eh-pH montrant les conditions auxquelles le fer et l’aluminium sont solubles
(d’après Petersen, 1971 et Takeno, 2005). Notez que le fer est soluble dans de l’eau presque neutre tandis que l’aluminium est insoluble. Ce diagramme ne prend pas en compte les autres anions comme les carbonates ou les phosphates qui peuvent réduire la mobilité du fer.
Figure 5.10 – (a) Profils de latérites à bauxite (D’après Butt et al., 2000). (b) Nickel (D’après Freyssinet et al., 2005). (c) Profil de composition chimique dans une latérite (D’après les données de Freyssinet et al., 2005). (d) Bauxite pisolithique.
Figure 5.11 – (a) Couche fine de latérite à nickel riche en fer au-dessus de serpentines. Gisement de Guanajibo (Porto-Rico). (b) Vue aérienne de la mine de latérite de Bonao (République Dominicaine) montrant l’immense étendue extraite lorsqu’on exploite des minerais de surface comme les latérites.
Tableau 5.6 – Avantages et inconvénients des gisements de Ni latéritiques et magmatiques.
L’extraction de latérite répand également de l’amiante. L’asbestose est très fréquente parmi les populations canaques vivant à proximité des exploitations de Ni et des routes.
Figure 5.12 – Profil dans une zone d’enrichissement supergène.
D’après Webb et Rowston, 1995.
Figure 6.1 – Modèle d’évolution des ressources naturelles, de la nourriture et de la production industrielle par habitant, ainsi que de la population et de la pollution, d’après l’ouvrage de Meadows « Limits to growth ».
Figure 6.2 – Cours du pétrole et du gaz naturel aux États-Unis pendant la dernière décennie.
Après la crise financière de 2008, le cours du pétrole a augmenté rapidement mais le cours du gaz est resté bas grâce à la disponibilité en gaz de schiste. Le cours en Europe, qui a relativement peu de ressources en gaz naturel et hésite à exploiter les gaz de schiste, est environ trois fois plus élevé. Le Japon a encore moins de ressources et a renoncé à l’énergie nucléaire ; le cours du gaz y est encore plus élevé.
Figure 6.3 – Diagramme illustrant les différences entre les réserves et les ressources.
D’après JORC, 2012. Australasian Code for Reporting of Exploration Results, Mineral Ressources and Ore Reserves (http://www.jorc.org).
Figure 6.4 – Évolution de la production totale de terres rares, de 1950 à nos jours. Modifié d’après Hein et al., 2013.
