Cours de Gitologie - 2024/2025 - PDF

ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Généralités La révolution industrielle a été décl...

ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Généralités La révolution industrielle a été déclenchée grâce au développement du domaine minier qui s’appuie sur l’industrie extractive destinée à l’exploitation des ressources minières, et fournissant les matières premières pour alimenter l’industrie de transformation (la minéralurgie, métallurgie et la sidérurgie) pour le traitement de la matière minière brute, comme :  Les métaux, cristallisent dans le système cubique et se caractérisent par une malléabilité prononcée, un poids spécifique (P.S.) élevé et un éclat métallique, tels que : Cu, Au, Ag, etc.  Par opposition aux métalloïdes et non métaux tels que : Si, Sb, S, Diamant bipyramidé, Graphite, etc., pour en faire des produits finis ou semi-finis, utilisés par les différents secteurs :  Industriels et constructions,  Technologiques,  Et autres matériaux géologiques minéraux tels que :  Les granulats, utilisés en construction au sens large. L’exploitation minière des gisements polymétalliques en Algérie remonte à l’époque coloniale. La période avant l’indépendance a connu une politique d’écrémage des ressources riches des mines algériennes, mettant de côté les normes régissant l’industrie et l’art minier. Après l’indépendance, cette politique a poussé l’Algérie à prendre la décision de fermer les mines devenues non rentables. Ce qui a engendré l’oxydation (à l’état zéro : cristallisation) des minéraux sulfureux tels que la pyrite/Cub. et marcassite/Orth. (FeS2) et la pyrrhotite (FeS appelée aussi par la troîlite, parfois en Fe7S8, elle correspond à la transformation de la pyrite à haute température présente dans des cornéennes, filons et certaines météorites, faiblement magnétiques, jaune de bronze mélangé de rougeâtre) constituant en milieu hydromorphe des métaux lourds (se précipitant sous forme de sulfures métalliques insolubles dans les zones non saturées et peu profondes, où il y a un apport d’oxygène important dû à la présence d’eau et de matière organique associée à une population bactérienne développée dans les milieux poreux hydromorphes, entraînant la décomposition de la matière organique en milieu anaérobie, favorisant la formation des sulfures d’hydrogène, appelé aussi par acide sulfhydrique, (FeS + 2H+  Fe2+ + H2S), dégageant une odeur d’œuf pourri, très sensible à l’odorat humain, entrainant ainsi le drainage minier acide, l’un des problèmes les plus importants menaçant l’environnement naturel : +  Première fonction acide : H2O + H2S  H3O (acide fort) + HS- Avec PK1 = 7.05, celle d’un acide très faible. - + 2-  Deuxième fonction acide : H2O + HS  H3O + S (base forte) Avec PK2 = 12.92, celle d’un acide extrêmement faible, en solution aqueuse, l’ion sulfure est une base forte de type Na2S. D’autre part, la réoxydation des sulfures comme la pyrite (cas le plus abondant), libère de l’acide sulfurique et conduit à l’acidité de l’environnement naturel, à travers les sols, les eaux et les végétaux. Ce phénomène est dominé par la réaction suivante : FeS2 + 2H2O + 3O2  Fe2+ + 2H2SO4 Pyrite Acide Sulfurique Problématique Dans le but de comprendre le mécanisme de drainage minier acide et de prévoir son impact sur l’environnement (milieu récepteur) ; une étude comparative sera menue sur le comportement de ce phénomène affectant l’environnement naturel au voisinage des mines polymétalliques (S/Pb, Zn, Cu) dans différentes régions du Nord Algérien (littorale, hauts plateaux). Des analyses physicochimiques seront réalisées sur des prélèvements de chaque site. A la veille de l’indépendance, le secteur minier en Algérie, présentait en gros les caractères suivants : 1  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Une exploitation de type plutôt artisanal,  Un personnel constitué pour l’essentiel par une main d’œuvre non spécialisée encadrée par des européens, toutefois, la présence des cadres Algériens étant exceptionnelle.  Une extraction orientée, comme le prouvent les vestiges des anciennes mines, vers des méthodes consistant à extraire uniquement les parties les plus riches des gisements, ce procédé est appelé dans le jargon des mineurs par l’écrémage, cela consiste à extraire le minerai le plus riche en substance minérale (de très haute teneur ou la crème du gisement), en abandonnant sur place de très grandes masses de minerais relativement moins riches, ce qui a entrainé la disparition ou la perte de ces dernières qui auraient dû être judicieusement exploitées avec un niveau de rendement économique acceptable par le marché, et éviter de facto que ces mines deviennent définitivement irrécupérables.  Les moyens très faiblement consentis dans ce domaine, ont largement expliqué l’atrophie (dépérissement) de l’industrie extractive et le retard accusé dans le temps et hérité en matière de connaissance sur la géologie minière de notre pays.  Après l’indépendance, toutes ces conditions ont été érigées en politique extractive, ce qui a accéléré le processus d’écrémage, responsable de l’étouffement précoce des mines, et limité voire stoppé tout investissement, ces conditions ont été accentuées par le manque d’équipements et d’infrastructures correspondants et adéquats. Après les vagues de nationalisations (fin des années 60 et début des années 70), il fallait procéder par la réouverture de l’ensemble des mines abandonnées et revaloriser leur potentiel. Les premières expériences de l’indépendance ont montré qu’il fallait sortir rapidement des sentiers battus (pratiques classiques) par le moyen :  D’approfondir les Recherches systématiques des connaissances géologiques par le développement de l’aspect scientifique de manière à asseoir solidement un secteur minier sur lequel reposent beaucoup d’autres industries nationales et internationales consommatrices. Il s’agit d’une opération de géophysique du rayonnement, consistant en :  Un Levé de spectrométrie du rayonnement gamma (sous forme d’investigations aéromagnétiques, s’exprimant par une anomalie magnétique mettant en évidence la différence de couleur, sous l’effet du champ magnétique appliqué sur le minerai et les différentes structures géologiques). 2  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Introduction La gitologie est une spécialité du génie géologique qui s'intéresse plus particulièrement à l'étude (origine/génétique, processus de minéralisation et classification) des gîtes (sens limité aux métaux) ou gisements (au sens large) de minerais exploitables (substances utiles).  Le terme gîte minéral, est synonyme aussi de gisement mais il est réservé le plus souvent à des masses minérales contenant un ou plusieurs métaux susceptibles d’une exploitation (gîte métallifère exploitable) Donc :  La gîtologie est la science qui a pour objet l’étude les gîtes minéraux ;  Et la métallogénie pour les gîtes métallifères, ce qui revient à dire que la gitologie utilise dans son approche d’étude la métallogénie qui s’intéresse aux processus de minéralisation (étude des mécanismes de formation/genèse) des gisements métallifères et définissant les guides (oriente) de prospection et les outils méthodologiques utilisables par les prospecteurs et explorateurs miniers.  La recherche des minéraux contenant ou non des métaux économiquement recherchés, jugés intéressants et indispensables au marché industriel et technologique, a beaucoup contribué au développement de la gitologie. Compte tenu du fait que certaines espèces minérales sont étroitement associées à certains types de gîte complexes (Sulfures de Pb, Zn, Cu, Fe …), l'étude des gîtes minéraux ou métallifères s'appuie sur un vocabulaire rigoureux. Donc, il est très impératif d’utiliser et de saisir le sens exact d’une terminologie adéquate définissant les notions de base relatives au domaine de la gitologie. Chapitre -1 : NOTIONS DE BASES FONDAMENTALES ET CONCEPTS  Un gisement est une concentration de minéraux formant un minerai dans le sol (mine à ciel ouvert) ou le sous-sol (mine souterraine). Autrement dit, un gisement se réfère à toute concentration de substances minérales utiles à teneur variable in-situ (par rapport au site/terrain géologique). Dans le cas d'un minerai, pour dire si un gisement est rentable, donc exploitable ou non, on considère la concentration/Teneur de coupure limite en vue de lancer les travaux miniers préliminaires, effectués généralement par des travaux de sondage [- carottage, - sondage géophysique / géoélectrique (coupe verticale/diagraphie des résistivités - capacité d’un matériau à s'opposer à la circulation du courant électrique - des terrains indiquant la nature du sous- sol), - hydraulique...), échantillonnage et analyses de laboratoire (caractérisation chimique, physique, mécanique, magnétique, optique, etc.)]. [Du verbe défectif gésir, du lat. jacere, être étendu]. 1. au plan géologique, c’est le lieu où l'on rencontre une substance de valeur économiquement exploitable à une concentration à teneur variable, par exemple : gîte métallifère ou minerais, gisement d’hydrocarbures ou d’eaux, etc. 2. Au plan d’exploitation, sur une carte, c’est l’angle considéré, calculé ou mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre, que fait l'axe des ordonnées (méridiens) dans une direction donnée de la projection utilisée pour cette carte (comparer à azimut : Angle d’un plan vertical associé à toute droite non verticale comprise dans ce plan par rapport à un autre plan vertical pris comme référence (souvent le plan méridien).  La pratique en géologie est de mesurer ces angles par rapport au Nord, positivement dans le sens des aiguilles d’une montre. Comme le montre l’exemple donné ci-après, l’azimut d’une droite orientée du NNW vers l’Est est de 130°, dans l’objectif d’optimiser le rendement en procédant par calcul de maillage pour la détermination de la teneur de coupure-limite. 3  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Gisement minéral : il s’agit d’une ressource indiquée et parfois mesurée par les travaux de prospection, (synonyme de gîte minéral, utilisé au sens potentiel : non dimensionné et non exploité) - Masse minérale ou roches consolidées ou non consolidées, qui peut être exploitée pour l’obtention d’un minéral ou d’un métal de valeur économique rentable, exploitable et recherché par le marché. Toute concentration naturelle de substances minérales utiles (minerais) dont la teneur et le tonnage/cubage valident le lancement des travaux d’exploration.  En résumé, ce sont toutes les substances minérales utiles potentiellement extraites de la géosphère à l’exclusion de l’eau.  Gisement minier : il s’agit d’une réserve probable ou prouvée par les travaux d’exploration (souvent synonyme de gîte métallifère, utilisé au sens réel : prouvé, dimensionné et exploité) - Amas minéralisé dont toutes les caractéristiques ont été déterminées et prouvées pour sa rentabilité et validant son exploitation.  On parle de gisement minier lorsque les limites des substances minéralisées contenues dans celui-ci, ont été établies par des forages et les teneurs de coupure limite sont calculées, prouvées et connues par caractérisation. D’où les travaux de mise en valeur viendront concrétiser ce potentiel pour confirmer l'aménagement d'un complexe minier. 09/10/24  Gîtes minéraux / métallifères « ore deposits » Selon la définition de E. Raguin (1946), un gîte minéral est une concentration locale exceptionnelle de substances minérales utiles, qui ailleurs sont diffuses dans l'écorce terrestre à faible teneur (exprimée par l’indice de Clarke). Cette concentration n'est pas toujours exploitable. La notion du gisement va donc au-delà des tendances immédiates du marché.  D’un point de vue économique, un gisement est une concentration minérale exploitable avec profit.  D’un point de vue géochimique, un gisement est un lieu de la croûte terrestre marqué par une concentration anormale en un ou plusieurs éléments chimiques, économiquement exploitable. A ce titre, on définit un facteur de concentration qui correspond au taux d'enrichissement d’un élément chimique, c'est à dire au rapport entre sa teneur moyenne d'exploitation au niveau local et son abondance dans la croûte terrestre (définie par l’Indice de Clarke). Ce facteur n'est pas le même pour tous les métaux. - Le tableau 1 ci-après, donne quelques exemples de teneurs typiques des gisements métallifères. Les teneurs locales sont comparées à la concentration (Teneur) moyenne dans la croûte terrestre. On remarque que les facteurs d’enrichissement de la concentration moyenne de la croûte terrestre par rapport aux teneurs moyennes d’exploitation dans les gisements locaux varient de 4 pour l'aluminium jusqu'à plus de 1000 pour l'or et l’Etain. Tableau 1 : Concentrations métalliques et facteurs de concentration 1) Teneur moyenne 2) Teneur 3) Facteur de 4) Taille des éléments (Abondance) Moyenne Concentration Gisements dans la croûte d’exploitation = [ 2) / 1) ] géants (Mt) Continentale du minerai local Al 8.1 % (81 kg) 30 % (300 kg) 4 Cu 0.005 % (50 g) 0.5-2 % (5 – 20 kg) 100 - 400 Ag 0.1 ppm (0.1 g) 150 - 300 g/t 1500 - 3000 Fe 7,4 % 60 % 8 Ti 0,54 % 35 % 65 Ni 0,011 % 3% 272 > 5,8 4  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Zn 0.007 % 4% 571 Pb 0.0016 % (16 ppm) 10 % 1 250 > 1.6 Sn 0.00025 % (2,5 ppm) 1 % (10 kg) 4 000 > 0,25 Au 0.003 ppm (3,0 ppb) (10 ppm) 10 g/t 3 000 > 0,00034  La notion de gisement d’un minerai donné : est donc à la fois d'ordre chimique et économique. On comprend aisément que cette notion varie : - dans le temps, en fonction des progrès dans les techniques d'exploitation, de valorisation et de l'utilisation par l'industrie et technologie de tel ou tel élément et de nombreux autres facteurs secondaires ; - dans l'espace, en fonction des systèmes politiques, économiques ou données géographiques des pays (éloignement des gisements, coût de l'énergie, coût du transport et logistique, etc.). Ainsi, il y a lieu de prendre en compte plusieurs types de facteurs liés au gisement lui-même, à la structure du marché et à des considérations politiques. Le mode d'exploitation (artisanal / industriel / moderne), le coût de l'énergie, les coûts de traitements minéralurgiques / métallurgiques (mode de traitement pour la maille de libération, substances pénalisantes etc.) sont des facteurs liés au minerai. Les facteurs liés à la structure du marché tels l'existence de monopole, d'oligopole ou une concurrence plus ou moins vive influenceront largement la viabilité d'une exploitation. Les substances minérales jouent également un grand rôle politique et suscitent donc l'intérêt des gouvernements en termes d’indépendance énergétique, métaux énergétiques militairement stratégiques comme l’uranium/thorium, développement régional et fixation de populations, acquisition de monnaie en devise, etc. 16/10/24  On distingue les concentrations métallifères où on assiste à la destruction de la structure des minéraux pour en extraire un élément ou métal, par exemple :  La sphalérite (ZnS) pour le zinc, (syst. Cubique) appelée aussi par blende, constitue le principal minerai du Zinc où plus de 60% de la production mondiale du Zn proviennent de ce minéral, qui se présente en agrégats grenus. En général, couleur brun foncé à noir, éclat adamantin à métallique, opaque et trait brun à blanc jaunâtre. Présente le phénomène de triboluminescence (Propriété de certains corps cristallins qui deviennent lumineux par frottement, écrasement ou rupture), et de fluorescence (est une émission lumineuse provoquée par l'excitation des électrons d'une molécule (ou d’atomes), généralement par absorption d'un photon immédiatement suivie d'une émission spontanée), il est pyroélectrique (est la propriété d'un matériau dans lequel un changement de température entraine une variation de polarisation électrique. Cette ) et diathermique (Relatif à la méthode variation de polarisation crée une différence de potentiel temporaire, celle-ci disparaissant après le temps de relaxation diélectrique thérapeutique qui utilise des courants électriques alternatifs de haute fréquence pour chauffer ou détruire les tissus tumoraux).  Des concentrations de minéraux dits industriels où l'on conserve la structure naturelle tout en l'aménageant, comme c'est le cas pour l’amiante (sert à la confection de tissus incombustibles et il est de caractère tenace résistant au broyage et à la combustion) en structure fibreuse (asbeste) telle que : - Le chrysotile (seul constituant fibreux de l’asbeste serpentineuse, à côté de l’antigorite de structure lamellaire) qui constituent des minéraux de métamorphisme par hydratation (altération) des péridots (l’olivine) présents dans les roches ultrabasiques (péridotites, dunites et pyroxénites). - Et la trémolite (présente dans des dolomies métamorphiques/marbre dolomitique) et l’actinote (dans des schistes cristallins amphibolitiques – dérivant du métamorphisme des marnes - riches en magnésie : MgO), seuls constituants des asbestes amphiboliques, se présentent en cristaux prismatiques souvent aciculaires en structures de fibres longues et fines [Mx. et roches, Albert Streckeisen, 43].  La répartition des gisements est très anisotrope - Ainsi, le bassin sédimentaire du WitwatersRand (Afrique du Sud) a produit, lui seul, plus de moitié de tout l'or du monde depuis 1887 (41 kT), et qui a profité exclusivement à la famille ROTHSCHILD. - Un seul gisement, Climax aux USA a produit, lui aussi, 38% de tout le molybdène, consommé pendant 30 ans, depuis le début de l'ère industrielle, entre 1780 et 1810. D’autre part, en termes de distribution spatiale et temporelle des gîtes minéraux, on distingue : 5  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE - Une province métallifère est une vaste zone (au-delà de 62,14 miles ≥ 100km) à concentration élevée en gîtes : elle peut prendre la forme d'une ceinture (ex : ceinture Plombo-zincifère circum-méditerrannéen). - Province métallogénique ou métallique : domaine géologique caractérisé par un ou plusieurs types de gîtes (un métal ou un assemblage de métaux sans référence aux types de gîtes qui contiennent ces métaux polymétalliques de Pb, Zn et Cu présents dans différents minéraux sulfureux tels que la Galène/PbS, sphalérite/ZnS, smithsonite/ZnCO3, dolomite/Ca, Mg (CO3)2, etc. à El-Abed et tout le Nord-Est Algérien, …). - Epoque métallogénique : Période dans l'histoire d'un domaine géologique caractérisée par la formation d'un métal / métaux dans différents types de gîtes, sulfures, carbonates...  District minier : Région formant un site géologique regroupant un ensemble de gisements ou de gîtes ayant une origine commune (magmatique : métaux précieux/non précieux/énergétiques … , hydrothermale : polymétaux …). Généralement, le district est synonyme de Secteur attribué au quartier d'une exploitation minière.  Un district : regroupe plusieurs champs miniers dont la dimension varie de 10 à 100 km d’extension.  Un champ minier : correspond à l'assemblage de plusieurs corps minéralisés ; et les dimensions varient de 1 à 10 km.  Corps minéralisé (Orebody) : correspond à une continuité des travaux miniers à l’échelle d’un filon ; sa plus grande dimension est généralement < 1 km (Bates & Jackson, 1987). A continuous, well-defined mass of material of sufficient ore content to make extraction economically feasible" (Bates & Jackson, 1987).  Indice : En géologie ou prospection minière, est pour une substance donnée, correspond à la présence en un lieu de quelques traces de minéralisation qui permettent d'envisager et de vérifier la présence de cette substance en quantité exploitable dans un rayon proche. Les anglo- saxons utilisent souvent le terme occurrence. Parfois l’indice est accidentel, c’est le cas du renard bleu (mine du Diamant en Russie orientale).  Mine : que ce soit en travaux de surface (mine à ciel ouvert) ou en souterrain (mine souterraine), correspond à un site géologique faisant objet d’une exploitation de minerai (lieu d'extraction de matériaux concessibles tels que l’Uranium, l'or, diamant, fer, cuivre, charbon, etc.). Le terme mine est attribué à certaines exploitations minières où les matériaux extraits, profitant aux marchés industriels et technologiques, favorisent les conditions suivantes :  Valeur marchande et développement économique : acquisition de monnaie en devise forte, développement régional et fixation de population,  L’indépendance énergétique en relation avec le coût et souveraineté politique nationale,  Métaux énergétiques militairement stratégiques comme les Actinides, …  Stratégie de développement/veille technologique comme les métaux stratégiques répartis entre les métaux précieux et métaux rares et métaux terres rares (les lanthanides et hors lanthanides) utilisés dans les nouvelles technologies numériques aux différentes applications. 16/10/24 6  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE - Notons cependant, que le code minier réserve le nom de mine aux seules exploitations de matières concessibles, tandis que les matières minérales non concessibles sont exploitées dans des carrières produisant les matériaux de granulats….  Carrière : Exploitation à ciel ouvert d'un gisement rocheux pour la production de différents matériaux non-concessible (non concernés par les raisons de stratégie militaire et souveraineté politique en rapport direct ou indirect avec le développement économique, industriel, technologique et l’indépendance énergétique, et leurs implications sur le coût), mais toujours est-il qu’ils constituent une valeur économique interne du moment qu’il s’agit de matériaux rocheux destinés à l'empierrement (granulats/agrégats), à la construction (ciment,…), où à être transformés tels que les granites, basaltes, calcaires, gypses, etc., que ce soit en travaux de surface (couches de revêtements) ou en travaux souterrains (couches d’assises).  Un bassin, au sens restreint, c’est un bassin versant d'un réseau hydrographique tel que les fleuves, rivières ou affluents des oueds, destiné à la construction des barrages. - Au sens large, c'est une région géologique ayant reçue l’accumulation des sédiments telle que :  Un bassin sédimentaire : correspond à une accumulation de dépôts sédimentaires, disposés en strates/couches formant un complexe de roches sédimentaires par diagenèse.  Un bassin minier : est l'ensemble d'une zone déjà exploitée ou en cours d’exploitation, généralement un ensemble de mines de polymétalliques (sulfures), de fer, de phosphates, de charbon, d’autres métaux précieux, énergétiques, etc.  Un bassin houiller : issu d’un ancien marécage où un sillon houiller, souvent localisé suivant l'allongement d'une ou plusieurs failles.  Un bassin de décantation : est destiné à séparer les boues d'épuration lors du traitement des minerais ou des eaux lors du pompage des mine et carrières.  Concession : désigne l'action de concéder (donner) un permis (ou titre minier) ouvrant droit à l’exploitation d’un minerai, ou d’un terrain foncier pour l’exploitation d’une carrière à granulats.  Concession minière : possibilité de donner, au moyen d’un titre minier, à un exploitant (personne physique : à statut particulier ou moral : entreprise à statut publique relevant du secteur d’Etat) d'exploiter une mine même en l'absence de l'autorisation du ou des propriétaires du sol.  Renonciation : annulation /retrait du titre minier (de la part des autorités) ou abandon (de la part de l’exploitant).  Exploitation : sur site, recouvre l'ensemble des travaux miniers relevant des métiers d'extraction (procédant par différentes techniques ou méthodes d’exploitations pour l’extraction / abattage du minerai et l’aérage des galeries/tunnels, puits et chambres (pour éviter l’asphyxie des mineurs et les risques d’explosions) en utilisant différentes types d’armatures métalliques pour le soutènement des massifs rocheux ou procéder par système de chambres- piliers/magasins/vides/foudroyées/charpentées/reblayées) pour l’extraction des matières premières telles que les minerais, et la production du pétrole et du gaz naturel et d'autres ressources naturelles du sous-sol.  La minéralurgie : au laboratoire, correspond à l’ensemble des processus d’extraction des concentrations des substances minérales utiles contenues dans un minerai. La minéralurgie comprend divers procédés, faisant appel aux caractéristiques de séparations gravimétrique, magnétique et de flottation à l’aide de réactifs chimiques faisant flotter, avec la mousse, les particules d'intérêt pour leur récupération, ou des processus chimiques et électriques.  D’autre part, elle correspond au traitement des matières premières minérales (minerais) afin d'en extraire (dans des conditions économiques données et dans un site où il conviendra de respecter 7  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE l'environnement) des produits finis destinés à une utilisation industrielle/technologique immédiate par le marché, ou ½ finis destinés à une conservation utile à une utilisation future, dont il faudra tirer des bénéfices. Elle est l'étape amont de la métallurgie.  Un minéral, est une substance naturellement formée, généralement inorganique, exceptionnellement organique (substances carbonées : hydrocarbures et charbon). - Un minéral est un solide cristallin, caractérisé par une formule chimique et un système cristallin, respectivement - par la nature des atomes formant les éléments chimiques composant le minéral et - leur arrangement périodique dans l'espace du système cristallin.  Minéralisation : formation de substances minérales métalliques/non métalliques dans une roche qui en contient une quantité indéterminée, déterminée par les calculs de la teneur.   Alluvions : Sédiments arrachés, transportés et déposés par les cours d'eau (fleuves/rivières,..). La composition des alluvions diffère selon la vitesse / l'intensité du courant (variant avec la surface topographique) et la nature structurale des régions traversées : zones drainées (galets, graviers, sables) et zones inondables (argile et limons/silt). 23/10/24  Le transport-dépôt des alluvions correspond à une sorte de tri mécanique (granoclassement, vertical/horizontal, à texture mature) aboutissant à une concentration de substances utiles et débouche sur des possibilités d'exploitations artisanales ou industrielles des substances minérales utiles, qui généralement sont rares dans leurs roches mères. Granoclassement vertical 8  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  On aura des alluvions aurifères, diamantifères, stannifères (étain), gemmifères (gemstones diverses : certains minéraux précieux qui sont très recherchés et désirés en raison aussi bien de leur propriétés physiques, mécanique, optiques et thérapeutiques que de leur rareté qui dépasse celle du diamant, dont la valeur est de l’ordre de millions de dollars, dont les mieux classés et les plus rares sont : 1. Painite, Black Opal, Musgravite, Alexandrite, Poudretteite, Grandidierite, Benitoite, Jeremejevite, Serendibite, 10. Red Beryl, ces gemmifères reflètent le statut de richesse de la vie de certaines personnes/familles dans certaines sociétés), , etc. (5n. f.) du latin alluvio, débordement ; en anglais : alluvium.  Placers : gîtes alluviaux ou de plages où s’accumulent les métaux ou minéraux denses/lourds, exploitables (or, platine, pierres précieuses, monazite, cassitérite, ilménite, etc.) et d’autres minerais divers, dans une zone à gisement alluvionnaire. (De l'italien piacere, plaisir), tels que :  Monazite : Phosphate, [Ce PO4] ou (Ce, La, Th) (P04), du système monoclinique, en cristaux souvent nets, bruns à brun violacé ou jaunâtres. C'est un minéral accessoire de grande taille dans les pegmatites et les granitoïdes à biotite, parfois est assez abondant (riche en Th) dans les complexes charnockitiques (granite contenant de l’orthopyroxène : Hypersthène par métamorphisme de contact/Skarn). Résistant à l'altération, il peut être concentré dans des alluvions où on l'exploite. C'est le principal minerai des lanthanides (lanthane, cérium), et parfois il constitue une source de thorium. [Du grec. Monozein, être seul]  Cassitérite : Oxyde d’Etain SnO2, du système quadratique, en prismes souvent maclés (macle du bec d'étain), à 2 clivages peu distincts, à éclat adamantin, brun clair à noir, un peu translucide et à réflexions rouges. C'est un minéral dur (dureté 6-7), de densité 7, inaltérable. On le trouve dans les roches magmatiques acides (granites, microgranites, greisens) et surtout dans les filons qui leur sont liés [associé au wolframite (Tungstate de Ferromanganèse : (Fe, Mn) WO4, au mispickel (arsénopyrite : Fe As S), et à la molybdénite (MoS2)... La cassitérite est le seul minerai d'étain, est associée parfois à la tourmaline. Peut être également exploité dans des gîtes alluvionnaires, où la cassitérite se présente alors souvent en grains, ou en masses fibro-radiées (bois d'étain). [du gr. kassiteros, étain]. 9  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Ilménite : FeTiO3, forme deux séries isomorphes, l'une avec la pyrophanite MnTiO3 , l'autre avec la geikielite MgTiO3. - Ses propriétés optiques et autres : Opaque, faiblement magnétique (paramagnétique : dans le sens du champ magnétique et l’aimantation s’annule dès que le champ magnétique est supprimé). Faiblement Radioactive (grâce à la présence du Zircon), présente en dominance dans les roches lunaires et les météorites. Sa couleur : noir de fer, brun foncé, brun noir. - Critères de détermination : La couleur du trait en noir permet de la distinguer de l'hématite (trait : brun – rougeâtre); le magnétisme faible la différencie de la magnétite, cristallise en système trigonal : solide primitif rhomboédrique dans une maille hexagonale. - Conditions de formation du gisement : Minéral accessoire commun des roches magmatiques. Accompagnée de magnétite, l'ilménite constitue des masses importantes dans les gabbros, les diorites, les anorthosites (roche plutonique rare à texture phanéritique, composée principalement de plagioclase (90- 100%), avec 0 à 10 % de composants mafiques tels que le pyroxène, l'ilménite, la magnétite et l'olivine) associée avec la magnétite, le zircon, le rutile, etc. Elle correspond aussi à un important minéral de placers. C'est d'ailleurs des placers d'Australie et d’autres lieux de l'hémisphère sud que provient la plus grande part des minerais d'ilménite. On la trouve également dans des veines et filons pegmatitiques. - Utilisations : minerai de titane : TiO2. 10  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Un minerai : correspond à une masse rocheuse contenant une concentration d’un seul minéral ou plusieurs minéraux utiles, métalliques ou non métalliques, en proportion intéressante et suffisante pour justifier une exploitation économiquement rentable, et nécessitant une transformation pour être utilisé à des fins industrielles ou technologiques.  Beaucoup de minerais sont métalliques, ex : la bauxite pour l'aluminium ; la galène pour le plomb ; la garniérite pour le nickel ; la sidérite, la magnétite, l'hématite et les limonites pour le fer. Contrairement à la fluorine pour le fluor ; la barytine pour le baryum ; le lignite, la houille et l'anthracite pour le charbon.  Certains minerais se trouvent à l’état natif (composés d’une trentaine d’éléments natifs) c'est à dire pur (seuls non combinés) comme le carbone (minéralisé en diamant/graphite), le Soufre, l’Or, l’Argent, le Platine, le Cuivre..., constituant environ 1 % de la croûte terrestre.  Certains minéraux peuvent adopter un nom différent lorsqu'on les considère en tant que minerais tels que :  La fluorite, minerai du fluor devient du spath-fluor;  la sphalérite, minerai de zinc reprend son ancien nom de blende;  Divers minéraux fibreux en cheveux deviennent des amiantes (dans les asbestes amphiboliques ou serpentineuses), les asbestes (nom sont des espèces minéralogiques masc.) appartenant aux groupes des Silicates à structure filamenteuse, assez souples, résistantes et tenaces, relativement incombustibles, utilisés pour la fabrication des tissus incombustibles, des mèches de lampes, des explosifs, etc... 23/10/24 Quelques éléments et leurs minerais Plomb (galène : PbS, cérusite : PbCO3, Anglésite : PbSO4...), Zinc (Sphalérite/blende : ZnS, zincite : ZnO, smithsonite : ZnCO3, calamine : Zn4 [Si2O7](OH)2 H2O...), Cuivre (chalcopyrite : CuFeS2, cuprite : Cu2O, malachite Cu2(CO3) (OH)2, azurite : Cu3(CO3)2(OH)2...), Fer (magnétite : Fe3O4, oligiste/Hématite : Fe2O3, limonite : FexOx XH2O, sidérite : FeCO3...), Mercure (cinabre: HgS, de couleur rouge à trait rouge), Chrome (chromite : FeCr2O4), Arsenic (orpiment : de couleur jaune-citron à trait jaune : As2S3, Réalgar : de couleur rouge à trait jaune-orangé : AsS...), Antimoine (stibine : Sb2S3), Nickel (millérite : NiS, nickeline : NiAs, (Ni, Mg)3[Si2O5](OH)4. Etain (cassitérite : SnO2). 11  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Tonnage de différents minerais extraits dans le monde (2014)  Les métaux sont des éléments chimiques qui peuvent perdre des électrons, pour former des cations, et s’organisent en liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins formant les sels tels que (NaCl).  Les métaux sont l’un des trois groupes d'éléments, distingués par leurs propriétés d'ionisation et de liaison chimique métallique ; les deux autres sont les métalloïdes et les non-métaux dont le potentiel d’ionisation décroît avec l’augmentation du numéro atomique Z.  Les métalloïdes sont des éléments chimiques classés comme étant des semi-métalliques, dont les propriétés physiques et chimiques sont intermédiaires entre celles des métaux et des non-métaux.  La différenciation entre métalloïdes et métaux prend en compte plusieurs critères, tels que :  La faible résistance aux contraintes mécaniques qui s’expriment par le degré de plasticité [déformation permanente, avec rupture (métalloïdes à caractère cassable) ou sans rupture (métaux à caractère ductile)].  Et la bonne résistance à l’altération chimique, et la plupart des métalloïdes sont des semi- conducteurs plutôt que des conducteurs, notamment électriques.  Les métaux sont rassemblés dans le tableau périodique et divisés en : - Métaux alcalins - Métaux alcalino - terreux - Métaux de transition : sont à base d’éléments dont les couches 3 – 4 – 5 d sous-jacentes (n-1) ne sont pas saturées alors que les couches électroniques externes sont saturées, ils regroupent les métaux ferreux et non ferreux, métaux précieux et les métaux stratégiques, identifiés par les métaux rares et les métaux des terres rares (groupe des lanthanides) dont la couche 4f sous- jacente est partiellement saturée, utilisés de nos jours dans différents domaines de la technologie numérique. Idem pour le groupe des actinides (pour la couche 5f), utilisés dans le domaine d’énergie. 12  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Autres métaux classés par certains comme étant des métaux très usuels tels que : Aluminium, Gallium, Indium, Etain (Sn), Tellure, Plomb et Bismuth.  Plus les actinides (groupe d’éléments radioactifs, représentés par les deux éléments de Th et U, 227 et radiogènes : représentés par le Palladium et l’actinium : Ac , avec un isotope radiogène Ac228, issus de la désintégration de l’uranium U235). 06/11/24  et les lanthanides (Syn. terres rares, groupe de 15 éléments métalliques, dont le membre représentatif est le lanthane, formant ainsi un groupe géochimique de propriétés chimiques et physiques (charge et rayon) très voisines :  Se caractérisant par un puissant magnétisme sans champ électrique d’où l’absence d’interférence et de parasite sur les résolutions d’écrans.  Et se comportant de la même manière avec une préférence marquée pour la phase liquide au cours des processus magmatiques (fusion, cristallisation),  et sont toutes de configuration trivalente à l’exception du Cérium et l’europium qui peuvent respectivement, par oxydation et réduction, lors de la cristallisation, devenir tétravalent (cérium) et bivalent (l’europium) dont le rayon ionique est différent de celui du groupe des terres rares, tels que les plagioclases dans les basaltes l’acceptent et l’absorbent préférentiellement, par substitution atomique, beaucoup plus facilement dans les sites du calcium que les autres terres rares, où Les conditions magmatiques naturelles sont plus réductrices, ce qui provoque un très fort déplacement de l’équilibre redox vers la forme Eu2+ (Europium bivalent).  Les terres rares, une fois cristallisées dans les roches, deviennent très peu solubles dans l’eau, constituant ainsi de puissants traceurs très résistant :  A l’altération des roches en milieu sédimentaire,  Et aussi aux transformations de la roche sous l’effet du métamorphisme.  Elles gardent donc en mémoire tous les processus magmatiques, sédimentaires primaires et métamorphique qui ont donné naissance aux roches.  Les métaux des terres rares sont assez répandus, mais avec de faibles concentrations dans les roches magmatiques, et sont assez concentrés dans certains minéraux phosphatés tels que la Monazite (La, Th…)[Ce P04], le Xénotime (Gd, Dy, Er, Yb)[Y P04] et les minéraux carbonatés : la Bastnaésite [F CO3](La, Ce), et aussi dans la roche de Carbonatite. Cependant, leur présence en tant qu’éléments traces est assimilée à la substitution atomique aux ions majeurs dans leur site pour former une solution continue des minéraux. [GEOCHIMIE, www.mgpelearning.blogspot.com Par TANOH YAO PARFAIT - Ingénieur des Mines - Co- Fondateur ONG JIDD-AFRIQUE] 13/11/24 Par numéro atomique croissant, on distingue entre trois groupes de Métaux des terres rares : - 1. Scandium (N° atom. 21), Yttrium (39), considérés comme étant des terres rares hors Lanthanides. - 2. Lanthane (57) : radioactif, Cérium, Praséodyme, Néodyme (58, 59, 60) : radiogènes, Prométhéum, Samarium (61, 62) : radioactifs, formant les terres rares légères dans les Carbonatites. - 3. Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium (63, 70), Lutécium (71): radioactifs, formant les terres rares lourdes dans les Argiles. 13  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE L'étude géochimique de la distribution de ces éléments traces permet de suivre les diverses phases de cristallisation des magmas, et de déterminer l'origine détritique ou néoformée (chimique) de certains matériaux sédimentaires. Ils entrent dans la composition de nombreux minéraux (silicates, carbonates, tungstates et phosphates dont la monazite qui constitue le principal minerai de Cérium appartenant aux groupe des terres rares lanthanides, et parfois une source de thorium en sous-produit). 14  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Ils ont de nombreuses utilisations industrielles et technologiques (propriétés optiques et magnétiques, verres, céramiques, lumière-LED Light Electroluminescence Diode, électroniques, télévision...). Tous les métaux n'ont pas été découverts à la même époque, certains d’eux existent :  à l'état natif, sous forme de filons, et sont connus depuis des millénaires (tels que le Cuivre, Fer, Zinc, Or, Argent, …) et furent exploités dès la préhistoire.  D'autres, extraits des minerais, sont plus récents (Fer, Etain, Uranium, etc.). Cependant, le Fer peut constituer un cas particulier ; en effet, bien qu'il est excessivement rare à l'état natif de nos jours, et n'étant pas exploitable directement, mais réclamant un prétraitement métallurgique (science des matériaux étudiant les métaux, leurs propriétés, leurs élaborations et leurs traitements. Par extension, et pour des critères de maîtrise, elle désigne l’industrie de fabrication des métaux et des alliages). Chapitre-2 : Notions Technico-économiques des Minerais « ores » Selon la définition de E. Raguin (1946)  Minerais : concentrations de substances utiles minérales, naturellement formées, pouvant être économiquement exploitables pour être vendues avec profit, et utilisées en général après traitement et élaboration industrielle (chimique et physico-mécanique) et technologique (optique, magnétique, luminescence, …). Les matériaux de construction ne sont pas classés comme étant des minerais. Le tableau-1 ci- après donne une classification +/- exhaustive des minerais.  Par convention, on tend à limiter la définition aux minerais utilisés pour l’extraction, traitement et fabrication des métaux du groupe A.  D'un point de vue strictement logique, l'eau, gaz et pétrole sont des gisements de minerais liquides, comme le cas du groupe C, ils sont de vrais minerais du point de vue de leur valeur marchande très rentable ; mais leur classification dans l'usage courant, ils ne sont pas désignés comme tels.  Le terme minerai s'applique donc à des concentrations de substances utiles minérales, naturellement formées, contenues dans les roches, et implique donc des aspects chimiques, physiques, mécaniques et stratégies économiques.  Il n'existe pas de définition absolue de ce qu’est un minerai. Une même roche peut être un minerai ou ne pas l'être en fonction des variables espace-temps du marché producteur, exportateur et demandeur.  Minéralogie des minerais/gîtes  Le tableau-1 ci-après, donne les principaux éléments et minéraux formant des gîtes économiques (minerais exploitables renfermant des métaux). On constate que presque tous les gîtes métallifères sont rencontrés dans les minéraux non-silicatés.  Retenons en particulier, les natifs, les sulfures, les sulfosels, les oxydes, les hydroxydes, certains carbonates et sulfates et les minéraux d’altération (argiles).  Les minéraux de la Gangue (quartz, barytine, dolomite, calcite), qui correspond à un ensemble de minéraux dont l’intérêt économique et pratique est de moindre importance que le minerai recherché et économiquement exploitable avec lequel se trouvent mélangés accessoirement, englobant parfois des pierres précieuses. (gangué, e : entouré d'une gangue). [de l'allemand Gang, chemin, au sens figuré de filon]. 20/11/24 15  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Considérons certains types de matières premières  Les ressources minérales constituent une partie essentielle des matières premières minérales destinées à la production d'énergie, aux industries métallurgiques et chimiques, à la joaillerie, ainsi qu’aux matériaux utilisés dans les travaux de construction tels que les granulats et les ciments, etc.  Selon le tableau-1 suivant, on distingue les trois grands types de matières premières minérales, faisant objet de Classification des minerais : A - Métaux/Metals (représentent 12% de la valeur marchande des matières premières minérales) Fer et alliages Ferreux (iron and iron alloys) Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Mo, V, … Non ferreux métaux de base (base metals) Cu, Pb, Zn, Sn (étain), Cd, Sb (Antimoine), Bi, Hg … Non ferreux Légers (light metals) Al, Ga, In, Sn, Te, Ti … Précieux (precious metals) Au, Ag, Platinium Group Elements (Pt, Ru, Rh, Ir, Os…) Autres Be, As …  Certains métaux sont peu abondants tels que les métaux précieux, donc chers  permettent un transport long à très long (car économiquement très rentables), et nécessitent exceptionnellement parfois un traitement pour être utilisés. B - Non métalliques/non-metallic or industrial minerals (13% de la valeur des matières premières minérales) Matériaux de construction - granulats Sables, galets, graviers (calcaires, basalte, andésite, etc.) Chimiques Soufre (sulfure/sulfosel/sulfate), sels (halogénures/ fluorine, …) Céramiques Quartz, feldspaths/plagioclases (argiles), etc. Isolants et Absorbants Amiantes / micas, diatomite, etc. Pigments Argiles, barite, etc. Engrais (fertilisants) Phosphates, azote, potassium, etc. Diamant (C) Emeraude [Béryl : Be3Al2Si6O18 : vert (Cr)], Pierres précieuses et Gemme stones Saphirs [Corindon : Al2O3 : bleu (Ti+Fe), vert (Fe+2), Spinelle : MgAl2O4 bleue (Fe2+)], Rubis [Corindon : Al2O3 rouge (Cr), spinelle : MgAl2O4 rouge (Cr)].  Les Non Métalliques tels que les fertilisants comme les phosphates sont peu abondant, nécessitent un traitement +/- couteux, et les matériaux de construction dont l’usage est souvent direct et parfois sans traitement nécessaire qui se limite au broyage et criblage  certains des non-métalliques ne permettent pas un transport long (car non rentables).  La céramique est faite de composantes d'argile émaillées, elle est plus poreuse que la porcelaine et moins dense.  La porcelaine est fabriquée à partir de différents minéraux fusionnés pour former un produit solide susceptible de recevoir l'émail coloré. Étant plus denses, les tuiles de porcelaine sont très imperméables à l'humidité. 16  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE C - Combustibles énergétiques (~75% de la valeur des matières premières) Hydrocarbures (hydrocarbons) fossiles chimiques Pétrole et gaz Roches carbonées (carboneceous rocks) Charbon (tourbe, lignite, houille et anthracite  Graphite) métaux Combustibles [fuels metals] U, Th, …  Les Combustibles énergétiques tels que les hydrocarbures et le charbon, qui sont +/- abondants, et l’Uranium (très rare) donc très chers  nécessitent et permettent un transport long à très long car très rentable économiquement.  L'impact des matières premières minérales dans l’économie mondiale est important. Ensemble, elles constituent environ 10% de la valeur marchande globale de la production mondiale. 20/11/24 Chapitre-3 :Notion de Morphologie (géométrie) de minéralisation des gisements (Concordance – discordance) Les géologues miniers utilisent une terminologie précise et adéquate pour décrire la morphologie de minéralisation des gisements. La définition de la morphologie d’une concentration minérale présente une grande importance aussi bien au plan pratique (prospection, exploration et exploitation) que pour la détermination de l’origine et conditions de genèse des gîtes. La relation géométrique (plan de contact) entre les Corps minéralisés (orebodies : qui correspondent à une continuité des travaux miniers ; et leur plus grande dimension est généralement < 1km), et leurs roches encaissantes peut être définie en fonction du facteur ou caractère de concordance et discordance : - Gîtes concordants : disposés dans le même plan (parallèle) avec leurs roches encaissantes (appelés par gîtes stratiformes). - Gîtes discordants : disposés dans un plan sécant ou perpendiculaire avec leurs roches encaissantes (appelés par gîtes stratabound). Stratiforme ou stratoïde, s'applique à des structures de roches filoniennes (pegmatite) visibles dans des terrains sédimentaires et qui ressemblent à une stratification, par exemple :  Caractère stratiforme des gabbros à cumulats, ou des alternances de niveaux de gabbros et de péridotites dans les ophiolites (zone d’écrasement formant un milieu géologique complexe).  Se dit aussi de gisements métallifères formant des lentilles allongées, ressemblant aux structures magmatiques suivantes. 17  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Figure 1.3. Types morphologiques de corps stratiformes et lenticulaires.  Gîtes concordants avec la roche encaissante (stratiformes) à l'échelle du gisement : Dans le groupe des gisements concordants avec leurs roches encaissantes, les corps minéralisés (orebodies) peuvent constituer de vraies couches à l'échelle régionale et peuvent prendre la forme d’une strate, de forme tabulaire, et qui sont concordants avec la stratigraphie encaissante, ils sont observés dans des gîtes syngénétiques (formés au même temps que la roche encaissante) de type Stratiforme. Ex : gisements de phosphates sédimentaires ; gisements d’évaporites. Dans le même contexte, le minerai peut être aussi : Massif comme l’exemple : - Des itabirites au Brésil, connues par Banded Iron Formations (BIF), il s’agit initialement d’un micaschiste dans lequel les paillettes de micas sont remplacées par des paillettes de fer (type Itabirites), où en général, les roches sédimentaires formant un bassin très riche en minerai de Fer structuré en variation latérale par rapport au paléorivage, en lits alternés avec d’autres lits de quartz (*) (**) situé dans le district d'Itabira au Brésil, et identifié en quatre types : 1- Oxydes au sommet du bassin : magnétite : Fe3O4, Fer oligiste ou maghémite, polymorphe -γ- de l’hématite : Fe2O3 (fidèle compagnon de magnétite), goethite : FeO(OH) et limonite : Fe2O3 x.H2O. 2- Certains sulfures en profondeur du bassin, en l’occurrence pyrite : FeS2, pyrrhotite : FeS et parfois chalcopyrite : CuFeS2. 3- Certains carbonates moyennement riches en fer, en position intermédiaire dans le bassin tels que la sidérite : FeCO3 et ankérite : Ca (Fe, Mg, Mn) (CO3)2 avec des traces de césium et de lanthane). 4- Et parfois certains silicates (**). - Et celui de Karajini en Australie, avec des contenus de l'ordre de 60 – 66 % de Fe2O3. Ces deux formations fournissent plus de 50% des ressources mondiales en minerai de fer. Elles sont d'âge précambrien ; le développement maximal ayant eu lieu entre 2700 - 2300 millions d'années (Hollande, 2006, in Pecoits et al. 2008). Les BIF sont souvent associés au volcanisme et caractérisés par une extension latérale considérable (jusqu'à 1000Km) et une forte épaisseur (parfois plus de 300m). (*) Cyprien-Prosper Brard, Nouveaux éléments de minéralogie, 3 édition, ème Méquignon-Marvis Père et Fils, 1838). (**) Didi OULD MOCTAR, Université Sidi Mohamed Ben Abdellah - Master en géosciences et ressources minérales 2009. 18  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Disséminé : Dans les mines continentales, le minerai de Cuivre est considéré comme riche à partir de 1,8 %, et la teneur moyenne du contenu en Cu est de l'ordre de 1% (10kg/t) sous la forme de Sulfure en chalcopyrite (CuFeS2) et bornite (Cu5FeS4), se présentant en masses compactes brun violacé, prenant à l’air de vives nuances irisées (bleu, rouge, violet, d’où son ancien nom de cuivre panaché). Elles peuvent constituer un minerai de cuivre dans des gîtes hydrothermaux, et autres sulfures dans les gisements métamorphiques du type Kupferschiefer (mot allem. signif. schistes à cuivre] –Nom d'une époque à formation de schistes bitumineux cuprifères, à poissons fossiles, du Permien allemand). Cependant, au large de la Papouasie Nouvelle-Guinée, située à l'Est de l'Indonésie et au Nord de l'Australie. La première mine sous-marine, situé à 1500 m sous l’eau, a été découverte en 2017 et dont l’exploitation a démarré en 2019 pour en extraire de l’or, l’argent et le cuivre, toutefois, la vision future fait frémir les écologistes-environnementalistes et fait rêver les miniers, surtout avec une teneur en cuivre annoncée, de l’ordre de 7% (70kg/t) dans les amas sulfurés (VMS), cette mine a été cédée pour exploitation à la Canadian Nautilus Minerals qui a entrepris les travaux d’exploitation de la mine à partir de 2019. Source : www.usinenouvelle.com 19  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Gîtes discordants avec la roche encaissante On a des gîtes stratabound en lentilles ou en amas +/- discordants avec les structures des roches encaissantes, et en filons qui représentent les morphologies les plus typiques de concentrations minérales discordantes sont :  Stratabound (corps minéralisé traversant perpendiculairement plusieurs strates) - Le terme stratabound est appliqué à des gîtes métallifères qui sont liés à des unités stratigraphiques. Il s’agit d'une minéralisation encaissée par une unité (couche) de roche encaissante, Il faut souligner que les roches stratifiées peuvent être tantôt sédimentaires, tantôt volcaniques. - Strata-bound Said of a mineral deposit confined to a single stratigraphic unit. The term can refer to a stratiform deposit, to variously oriented orebodies contained within the unit, or to a deposit containing veinlets and alteration zones that may or may not be strict conformable with bedding. (Bates & Jackson, 1987). a) A ce titre, un gisement Stratabound peut donc comprendre des parties stratiformes et/ou discordantes - sécantes tels les laccolites et lopolites si elles se trouvent dans une unité stratigraphique déterminée. Ainsi, dans l'exemple des amas sulfurés de type Sulfures Massifs Volcanogènes (Volcanogenic Massive Sulfide/Sulphide), les parties stratiformes et les parties discordantes du stockwerk (Allemand) ou Stockwork (Anglais) (Massif intrusif filonien en étage de moindre dimension que les plutons de batholites, les laccolites/lopolites, généralement < 100 2 km ) forment un gisement stratabound, ressemblant aux filons annulaires et aux dykes. Finalement, on doit encore souligner que les termes stratiforme ou stratabound sont seulement géométriques et n'impliquent en aucune façon la genèse. Mais ce sont des termes utiles, surtout pour l'exploration et l’exploitation, puisqu’ils permettent de décrire réellement la disposition de certains gisements avec leurs roches encaissantes sans en connaître leur genèse. 20  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE b) Lentilles et amas - Les lentilles et amas sont de nature et d'origine très diverses pincées aux extrémités, telles que :  Lentilles ou amas de sulfures massifs (VMS) associés aux complexes volcano-sédimentaires.  Amas pegmatitiques renfermant des terres rares (La), de l'étain (Sn), du béryl (Be), etc.  Amas bauxitiques [Al(OH)3] ou amas Pb-Zn-Ba en remplissage de poches dans des calcaires karstifiés (Type de relief affectant les pays calcaires, et principalement dû à la dissolution de leurs roches par les eaux météoriques chargées de gaz carbonique). c) Filon (veine) - Par définition, un filon est un corps minéralisé recoupant les structures de la roche encaissante bien que localement, il puisse être parallèle à ses structures (filon-couche). Souvent il s'agit de remplissage de fractures. Les formations encaissantes sont qualifiées en terme minier d'épontes (mur : walls / toit : roofs), l'éponte inférieure étant le mur et l'éponte supérieure étant le toit. Le contact entre le filon et ses épontes est tantôt franc, tantôt affecté par une altération hydrothermale comme l’olivine qui en s’hydratant se transforme en serpentine (chrysotile (fibreuse) et antigorite (lamellaire)). Souvent entre le filon et la roche encaissante, il existe une zone litée de matériel argileux, formant une lisière, généralement tendre, appelée par la salbande [de l'allem. Salband], (angl. selvage), terme utilisé par les mineurs. Parfois, la surface même de contact d'un filon avec la roche encaissante est appelée également salbande. Cependant, les épontes supérieures (toits) et inférieures (murs) correspondent aux corps minéralisés stratiformes, et la salbande correspond à une zone litée de matériel argileux entre le filon et la roche encaissante formant les épontes des corps minéralisés à la fois stratiformes et stratabound. 27/11/24 Le volume occupé par le filon constitue une caisse filonienne formée par une association minéralogique constituée par le minerai métallique et sa gangue (quartz, barytine, fluorine, calcite, etc.). La caisse filonienne renferme des débris emballés et arrachés aux roches encaissantes. A l'échelle de l'affleurement, le filon se présente comme un corps à bords parallèles, à l'échelle régionale, ce même filon montre des variations d'épaisseurs sensibles. Ainsi une caisse filonienne d'une dizaine de mètres de puissance, se réduira à un filet de 1 à 2 cm dans lequel seul le minerai métallique recherché serait présent dans sa gangue. A l'extrême, le filon métallique se poursuit seul le long d’une faille ou diaclase sans minéralisation de la gangue, avant de retrouver un autre corps minéralisé, de même nature ou de nature différente. Dans ces conditions, la recherche de l'extension/prolongement d'un gîte est du ressort de l'analyse structurale fine. L'orientation d'un filon se définit (par analogie avec l'orientation d'une couche) par sa direction (strike) et son pendage (dip). 21  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Souvent les filons sont disposés en échelons, ou en forme anastomosée.  En échelons : filons sédimentaires remplissant les fentes ou fissures (disposées à la façon des barreaux d'une échelle), longues de quelques cm à dm, et larges de quelques mm à cm, produites dans une roche par des contraintes mécaniques compressives. - Les fentes peuvent rester béantes (ouvertes), le plus souvent, sont remplies par des solutions cristallisées d’oxydes de fer et leur gangue de calcite, quartz, barite, zéolites, argiles, etc. - Les fentes sont souvent groupées en familles/séries dont l’orientation permet de déterminer la direction des contraintes qui sont associées à postériori à des cisaillements, qui en étant rectilignes à leur naissance, évoluent par la suite à une allure sigmoïde. Anastomosés : filons connectés entre eux en structures tubulaires Le filon se termine normalement par un pincement (pinching out). S'il présente un éparpillement à l'échelle d'un champ filonien, il développe une structure en queue de cheval (horsetail structure) qui est typique pour les filons se terminant dans des roches de moindre cohésion, accusant une fissuration. Souvent la minéralisation de substance utile n’est pas répartie de façon régulière et homogène dans un filon. Elle peut être concentrée dans des zones de formes variables que les mineurs désignent par des appellations diverses, par exemple un ore-shoot (colonne minéralisée en forme de tirs de feu représentant une zone particulièrement riche, parfois de forme lenticulaire, souvent avec un allongement marqué dans le plan du filon ou de la faille). Dans un filon donné, les directions d'allongement des diverses colonnes minéralisées sont parfois +/- parallèles. d) Filonnet (veinlet) : petit filon de forme irrégulière. e) Veinule (stringer) : Filonnet très mince. Bloc de radiolarite contenant du Quartz, traversé par des veinules d’Or/Pyrite et de Malachite 22  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE Le groupement des filons constitue un champ filonien (de 1 à 10 km), composé de corps minéralisés plus ou moins parallèles ou au contraire sécants, où on retrouve souvent un filon croiseur constituant un filon de moindre importance recoupant (ou recoupé par) le filon principal. Les intersections des filons croiseurs sont parfois le siège de riches concentrations minérales. f) Stockwerk/ Stockwork (essaim de filons structurés en étages) : Une partie d'un gisement formé par un réseau tridimensionnel minéralisé en filons et filonnets (selon des plans réguliers ou de formes irrégulières) et qui sont suffisamment proches les uns des autres, favorisant l’exploitation de toute la masse du gisement. Figure 1.4. Types morphologiques de corps filoniens. Chapitre-4 : Associations de types morphologiques Un gisement minéral peut présenter une association de différents types morphologiques, par exemple, la succession verticale de haut en bas des parties stratiformes en stockwerk et en filons est typique pour certains gisements du type amas sulfuré ou dépôts sulfureux, connus en gîtologie par l’appellation sulfures massifs volcanogènes ou Volcanogenic Massive Sulfides (VMS). 23  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Autres termes génétiques utilisés dans la description des gîtes métallifères a) Les termes syngénétiques et épigénétiques Il s’agit d’un autre type de classification génétique qui s’appuie sur les âges ou l’ordre respectif de mise en place des gisements par rapport aux roches encaissantes. Ainsi,  Syngenetic (ore deposit) Said of a mineral deposit formed contemporaneously with, and by essentially the same process as, the enclosing rocks (Glossary of Geology, A.G.I., 1987)  Syngénétiques : correspondent à la minéralisation des corps minéralisés ou gisements qui sont formés en même temps que la roche encaissante. Ainsi les inclusions fluides (petites cavités 10 à 50 ) remplies de fluides à l'état liquide et gazeux (H2O, HCl, CO2, NH3, NO2, SO2...) qui se forment en phase au moment de la croissance du cristal sont dites primaires ou syngénétiques, exemples : dans un granite, le quartz cristallise en dernier sous forme de cristaux xénomorphes qui occupent les espaces libres entre les feldspaths et les micas, se caractérise par la présence de rutile (TiO2) en aiguilles submicroscopiques ou en étoile. Et aussi d’autres types tels que le système Volcanogenic Massive Sulfide (VMS) sulfures massifs volcanogènes, évoluant en système Sedimentary Exhalative (SEDEX) et en système Mississipi Valley Type (MVT). Souvent les systèmes VMS/SEDEX constituent une source de fluides hydrothermaux riches en sulfures contenant des métaux tels que : Pb, Zn et Cu associés à l’Au, Ag, Bi et W dérivant du processus hydrothermal d’origine volcanique par différentiation thermique, résultant respectivement d’une migration de fluides à travers les failles d’un bassin de rift intra-cratonique mobilisés (fluides) par le processus de sédimentation dans un environnement océanique.  Les inclusions fluides fournissent des renseignements très intéressants sur la température et la pression au moment de la cristallisation ainsi que sur la composition chimique (en trace) des fluides générateurs. C'est pourquoi la discipline qui étudie les lacunes de cristallisation et leur remplissage prend le nom de géothermo-barométrie. 24  ème ENP / Dept. Génie Minier / 4 Année 2024/2025 L’enseignant responsable du cours : Mr. L. CHANANE COURS DE GITOLOGIE  Epigénétiques Sont des minéralisations qui sont formées après la roche encaissante, comme celles qui se forment avec la cristallisation du quartz, par suite de fractures dues à des contraintes tectoniques par exemple, sont dites secondaires, ou épigénétiques, exemples : filons de quartz aurifères, appelé par l’Or du quartz filonien et le Cu de type lits rouges (Red-Bed). - Epigenetic (ore deposit) Said of a mineral deposit of origin later than that of the enclosing rocks (Glossary of Geology, A.G.I., 1987.) b) Les termes hypogènes et supergenes Hypogène Correspond aux gisements endogènes formés par des solutions ascendantes issues de remontées magmatiques ou de laves volcaniques, ce terme est appliqué aussi à l’environnement de ces solutions telles que celles qui sont à l’origine de la minéralisation des VMS et SEDEX. - Said of a mineral deposit formed by ascending solutions, also said of those solutions of that environment. Supergène Correspond aux gisements de subsurface, enrichis par certaines substances utiles des solutions descendantes issues de lessivage des solutions minérales sédimentaires, ce terme s’applique aussi à l’environnement de ces solutions telles que celles qui sont à l’origine de la minéralisation des minerais de Fer. - Said of a mineral deposit or enrichment formed near the surface commonly by descending solutions, also said of those solutions and of that environment. (Glossary of Geology, A.G.I., 1987). 04/12/24 TRAVAIL DE RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE A PREPARER, tout en traitant les paramètres gîtologiques selon le plan de travail suivant : - Présentation du minerai - Origine du minerai - Processus de formation et minéralisation - Morphologie et géométrie dominante du minerai - Utilisation industrielle et/ou technologique - Intérêt minier et économique - etc. Discuter la gitologie des gîtes minéraux métalliques ou non-métalliques suivants :  Argent, Or, Barytine, Béryllium, bentonite, Carbonate de calcium, Charbon, Cuivre, Diamant, Fer, Feldspath, Fluorine, Mercure, Kaolin, Kieselguhr (Diatomite), Marbre, Manganèse, Molybdène, Onyx, Monazite, Carbonatite. NB. Tous ces gîtes sont minéralisés en territoire Algérien. 25