Techniques D'exploration Des Substances Utiles - PDF

MODULE M236 – TECHNIQUES D’EXPLORATION DES SUBSTANCES UTILES RESPONSABLE Pr. Samira MAKHOUKHI 1  Plan du Cours magistral Introduction aux techniques d’exploration (Pr. S. MAKHOUKHI) I- Techniques des levés cartographiques...

MODULE M236 – TECHNIQUES D’EXPLORATION DES SUBSTANCES UTILES RESPONSABLE Pr. Samira MAKHOUKHI 1  Plan du Cours magistral Introduction aux techniques d’exploration (Pr. S. MAKHOUKHI) I- Techniques des levés cartographiques (Pr. S. MAKHOUKHI) II- La prospection au marteau (Pr. S. MAKHOUKHI) 1- La prospection au marteau est l’investigation des cibles sur le terrain souvent en affleurement ; 2- Notions et principes de cartographie des indices minéraux et des roches productives (réalisation de cartes de haute qualité et localiser les zones de concentration naturelle : couches stratigraphiques, failles et fractures, veines, discordances et discontinuités sédimentaires, filons et coulées endogènes, alluvions et réseau hydrographique). III- Techniques des levés géophysiques (Pr. A. BENSALMIA) Introduction à la géophysique 1- Types de levés géophysiques aéroportés (levés magnétiques, levés radiométriques, la gravité et levés électromagnétiques) 2- Levés géophysiques au sol (sismologie, prospection magnétique, électrique, gravimétrique et électromagnétiques) 2 3- Valider et interpréter les levés géologiques avec la géophysique)  Plan du Cours magistral (suite). IV- Techniques des sondages (Pr. S. MAKHOUKHI) 1- Types de sondages d’exploration, 2- Technique de Tarière 3- Technique de foration rotative à air comprimé (Rotative Air Blast, RAB), 4- Technique de percussion (sondages percutants et marteau fond de trou), 5- Technique de circulation inverse (Renverse Circulation, RC), 6- Technique de carottage. V- Techniques des levés géochimiques (Prs. H. CHENNAOUI et S. MAKHOUKHI ) 1- Géochimie des minéraux et des roches de la terre 2- Types de méthodes d’exploration géochimiques 3- Géochimie des lacs et des sédiments de cours d’eau, géochimie des sols, du till, des roches et des gaz… 3 4- Interprétation des résultats d’analyses géochimiques  MODULE M236 – TECHNIQUES D’EXPLORATION DES SUBSTANCES UTILES RESPONSABLE Pr. Samira MAKHOUKHI 4  INTRODUCTION GÉNÉRALE 1- Définition: Un gisement minéral: est un endroit de concentration anormale en une substance minérale donnée où l’on peut extraire économiquement un minéral ou une association de minéraux déterminée (Minerais). Liaison étroite avec l’économie 5  INTRODUCTION GENERALE Liaison étroite avec l’économie - L’activité humaine - Economie du marché - Données sont fournies par les travaux d’exploitation et d’exploration 6  INTRODUCTION GÉNÉRALE 2- Exploitation des ressources du sous sol Plusieurs types de ressources  Ressources minérales : métalliques et non métalliques  Ressources aquifères  Ressources d’hydrocarbures (Combustibles): charbon, pétrole ou du gaz naturel  Ressources énergétiques (nucléaires ou thermiques) 7  INTRODUCTION GÉNÉRALE 3- L’exploration minière Qu'est-ce que l'exploration minière ? L'exploration minière peut se définir comme étant l'ensemble des opérations et des travaux menés en vue de découvrir et de caractériser un gisement de minéraux exploitable : métaux usuels, minéraux industriels, métaux et pierres précieuses, pierres à construire, etc. Le but principal de l'exploration est de trouver de nouvelles sources de métaux communs et de métaux précieux comme : le nickel, le cuivre, le zinc et l'or et des métaux de spécialité comme le césium (Radiothérapie), ainsi que les métaux 8 stratégiques (Lithium, uranium..).  3- L’exploration minière Quels sont les différents types de métaux ? Même s’il n’existe pas de classification géologique parfaitement définie des métaux. Ces derniers peuvent être regroupés en quatre grandes catégories : Les métaux de base : aluminium, chrome, cuivre, étain, fer, magnésium, manganèse, plomb, nickel, titane, zinc ; Les métaux précieux : argent, iridium, or, osmium, palladium, platine, rhodium, ruthénium ; Les actinides, qui correspondent aux métaux de l’énergie nucléaire : plutonium, thorium, uranium ; Les métaux de spécialité : tous les autres métaux. 9  3- L’exploration minière Quelle est la différence entre l’exploration et l’exploitation minière ? L'objectif de la prospection est de localiser un gisement. L'exploration doit en vérifier l'existence et en évaluer l'importance et la qualité grâce à des forages, dont l'emplacement est déterminé en associant géologie et géophysique. L'exploration est une série d'activités visant à déterminer si le sous-sol contient des minéraux. Si le processus d'exploration permet d'identifier des minéraux pouvant être extraits commercialement, l'exploitation minière pourrait être envisageable à l'avenir. Moins d'un pour cent des projets d'exploration aboutissent généralement à la création d'une mine. 10  3- L’exploration minière Quelles sont les étapes de l’exploration ? Les étapes successives typiques de l'investigation géologique, c'est-à-dire la reconnaissance, la prospection, l'exploration générale et l'exploration détaillée , génèrent des données sur les ressources avec des degrés d'assurance géologique clairement définis. 11  3- L’exploration minière Remarques l’exploitation d’un gisement nécessite plusieurs étapes - l’évaluation (quantification) du gisement - la localisation précise - l’étude de l’accès au gisement - rendement économique 12  3- L’exploration minière Quelles sont les méthodes d’exploitation des minéraux solides? Les principales méthodes utilisées pour extraire les minéraux du sol sont les suivantes : Exploitation minière souterraine, Exploitation minière à ciel ouvert et Exploitation minière alluviale. 13 EXPLOITATION MINIÈRE À CIEL OUVERT ET EXPLOITATION MINIÈRE SOUTERRAINE 14 EXPLOITATION MINIÈRE À CIEL OUVERT 15 EXPLOITATION MINIÈRE À CIEL OUVERT 16 EXPLOITATION SOUTERRAINE 17 EXPLOITATION MINIÈRE ALLUVIALE 18 EXPLOITATION MINIÈRE ALLUVIALE 19  CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 1- Généralités  Recherche d’indices à partir de l’étude de contexte géologique favorable  Cerner la cible finale qui ne représentera qu’une petite superficie  le géologue passe au prospecteur  la règle d’or est éliminer plutôt que trouver (le hasard est rare Ex: Sudbury) 20  CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 2- Rôle du géologue prospecteur Il doit penser aux structures favorables : qualité du travail il doit posséder une consciences professionnelle très développée Le travail doit être méthodique Suivant une planification bien établie La gestion économique est très importante La logistique aussi : logement, matériel, personnel…. Il doit prévoir les méthodes adéquates de recherches et d’analyses 21  CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION Quelles sont les méthodes utilisées dans l’exploration minérale ou des substances utiles ? Les levés géophysiques, la cartographie du substrat rocheux, l’échantillonnage géochimique et le forage au diamant sont des exemples des méthodes utilisées en exploration pour trouver de nouveaux gisements minéraux. 22 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION Quelle est la méthode d'exploration ? Les méthodes d'exploration de surface comprennent : la géologie, la géochimie, la géobotanique, la photogéologie et la télédétection. Les méthodes d'exploration souterraine comprennent : la gravité, le magnétisme, l'électricité, l'autopotentiel, le courant tellurique, la magnétotellurique, la résistivité, le potentiel induit, l'électromagnétisme et la sismique. 23  CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION Les étapes de la prospection minière sont: (Prospection/exploration et évaluation économique des ressources)  Point sur l'existant : analyse documentaire et historique.  Exploration de reconnaissance : phase stratégique.  Exploration détaillée : phase tactique.  Evaluation de l'exploration et campagne de forage. 24  CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION LOGIQUE DE LA PROSPECTION ET EXPLORATION MINIÈRE Phase Stratégique Tactique Reconnaissance des indices Maille kilométrique hectométrique sondage Surface prospectée 500 à 2500Km2 10 à 250 Km2 5Km2 Géologie Cartographie Cartographie fine Géologie des carottes Prospection marteau échantillonnage Prospection alluvionnaire Géochimie Géochimie alluvionnaire Prélèvement à maille Analyses des cuttings Géochimie sol fixe Analyses des carottes Stream- sédiment Géophysique Méthodes Magnétisme, Gravimétrie, PS, aéroportées(Mag., gravimétrie, électrique, diagraphies, mises à la E.Mag., radiométrie) électromagnétique, masse sismique, radiométrie 25 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 3- Les outils de la prospection et de l’exploration minière Photogéologie, photo infrarouge Télédétection (photos satellites, radar….) Prospection géophysique aéroportée Magnétisme Électromagnétisme Radiométrie Cartes géologiques à différents échelles Minéraux lourds, minéraux luminescents…. Prospection géochimique Stream sédiments, sol, roches, plantes, eau…… 26 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION Les outils de la prospection minière (suite) Prospection géophysique au sol Gravimétrie Polarisation provoquée Polarisation spontanée Mise à la masse Résistivités Sismique Radioactivité Sondage Tarière, percutants (wagon drill, fond de trou), carottés Mesures dans les trous de sondages Travaux miniers Tranchées, petits puits, galeries, travaux profonds 27 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 4- Guides, contrôles, métallotectes Guides minéralogiques Altérations superficielles→ Chapeau de fer Altérations hydrothermales Minéraux lourds des alluvions Guides géochimiques Teneur géochimique anormale en un ou plusieurs éléments (pas forcement l’éléments recherché) Anomalie primaire ou secondaire Guides géobotaniques Guides morphologiques Relief, ligne de colline (Mn, Fe) Hautes terrasses (Certaines bauxites) Creux exutoires des sources thermales 28 Profondeur de l’altération supergène CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 3- GUIDES, CONTRÔLES, MÉTALLOTECTES (SUITE) Guides géophysiques Minerais plus lourds, plus légers Minerais magnétiques Minerais plus conducteurs, en masse ou dispersé Plus radioactifs Guides stratégiques Certaines formations d’âge et de composition déterminée Guides lithologiques Ex: toutes formations carbonatées Ex: toutes formations réductrices Guides hydrogéologiques Ex: Toutes formations perméables 29 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 3- GUIDES, CONTRÔLES, MÉTALLOTECTES (SUITE) Guides structuraux Failles, fractures Anticlinaux, synclinaux Dômes, diapirs, cuvettes Guides paléogéographique Chenaux Paléostructures Guides ignés Contact et coupoles de certains plutons d’âge et de chimisme donné Base de cumulats Coulées volcaniques 30 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 4- Les différentes phases Phase 1- recherches des indices Phase 2- contrôle des indices Approche géologique, géochimique et géophysique premiers sondages et travaux de subsurface Phase 3- Reconnaissance du gisement travaux miniers, sondages, préfaisabilité Phase 4- Cubage et évaluation 31 CHAP. II: INTRODUCTION AUX TECHNIQUES D’EXPLORATION 5- Conclusion : la logique de la Recherche Minière Il faut être sûr de la rentabilité d’après les sondages, avant la mise en œuvre de l’exploitation Les dépenses doivent être raisonnable et bien étudiées. La variation ne doit pas dépasser plus de 5%. L’étude de l’implantation des travaux miniers est très utile 32