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Introduction à La Geophysique

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Univ. Ibn Zohr, Fac. Sci. Agadir. Dép. Géol.

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Md. Gîtologie/Métallogénie (STU6)

Introduction à l’étude des gisements miniers I) Définitions

I-1) Métallogénie et gîtologie I-2) Notion de gisement (ou gîte) minéral I-2-1) Définition économique I-2-2) Définition géochimique I-3) Minerai et paragenèse minérale I-3-1) Minerai I-3-2) Paragenèse minérale

I-4) Texture et structure I-5) Morphologie des corps minéralisés I-5-1) Minéralisations discordantes I-5-1-1) Filons I-5-1-2) Lentilles et amas I-5-1-3) Pipes et cheminées I-5-2) Minéralisation concordante I-6) Minéralisation syngénétique et minéralisation épigénétique II) Processus de concentration

II-1) processus exogènes II-1-1) Altération II-1-1-1) Altération des roches banales II-1-1-2) Altération de minerais préexistants II-1-2) Sédimentation II-1-2-1) Sédimentation détritique Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title II-1-2-2) Sédimentation chimique II-2) processus endogènes  Useful  Not useful Cancel anytime. II-2-1) Cristallisation fractionnée Special offer for students: Only $4.99/month. II-2-2) Enrichissement dans les liquides sili catés résiduels

Master your semester with Scribd & The New York Times II-2-3) Processus hydrothermaux

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I) Définitions Sheet Music

1) Métallogénie

La métallogénie a pour but de (i) décrire les gîtes minéraux et les formations géologiques environnante comprendre les mécanismes de formation de ces gîtes (processus géologiques et physico-chimiques qui on l’accumulation du minerai), (iii) rechercher des conclusions génétiques et enfin (iv) fournir à l'explorateur m des guides de prospection. Le terme de gîtologie en désigne la partie descriptive.

Un gisement minéral « minier » est le fruit de la conjugaison de plusieurs facteurs métallogéniques qui agi en même temps ou plus ou moins successivement. Certains de ces facteurs restent déterminants et pe servir de guides de prospection « métallotectes ».

Par définition une métallotecte désigne « tout objet et phénomène géologique relatif à la lithologie structure, à la géochimie etc.… qui semble favoriser l’édification d’une accumulation minéral » (Lafitte e 1965).

La métallogénie cherche à proposer des scenarios de mise en place « reconstitution de l’histoire de ge des gisements miniers», c'est-à-dire chercher la source et les conditions de transport et du dépôt.

On devra d’abord déterminer l’âge de la minéralisation par rapport à l’encaissant et à l’évolution géolog puis d’une manière absolue (chronomètres isotopiques). Les conditions de transport et de dépôt pourront être approchées par : -

l’étude des inclusions fluides,

-

l’étude des équilibres minéralogiques des minéralisations et des altérations,

-

la géothermométrie isotopique, You're Reading a Preview Quant à la recherche de la source on fait appel à :

Unlock full access with a free trial.

-

la géochimie des éléments en trace,

-

la pétrologie et la géochimie isotopique. Download With Free Trial

L’élaboration d’une synthèse pourra s’effectuer au sein d’un modèle descriptif ou d’un modèle génétique

L’étude métallogénique d’un gîte minéral fait donc appel aux diverses disciplines géologiques. A titre d’exe un gisement encaissé dans des formations sédimentaires implique l’examen de la couche minéralisée et d position dans l’échelle des temps (étude stratigraphique et sédimentologique). Par ailleurs, l’évo pétrogénétique des formations encaissantes ; diagenèse, métamorphisme, granitisation, altération sont d’étapes susceptibles de déterminer ou de modifier le mode de présentation des concentrations minérales.

2) Notion de gisement (ou gîte) minéral Master your semester with Scribd  Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title Un gîte minéral est une concentration de substances minérales utiles, au sein de formations stériles,  il n'es & The New Times Useful Not useful toujoursYork exploitable, alors qu’un gisement est une concentration minérale exploitable économiquemen   Cancel anytime.

occurrence) est une indication de la présence de minéralisation. (ou Only Special offer forindice students: $4.99/month.

Il existe deux définitions de la notion de gisement, l’une économique et l’autre géochimique :

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Pour obtenir une teneur en fer exploitable, il suffit que son clarke soit multiplié par 6 (Fig.1). Ce facte concentration étant peu élevé, ce qui permet d’envisager que des teneurs en fer exploitables se rencont fréquemment dans la nature. En revanche, dans le cas de l’étain par exemple, le taux de concentration éta 250, on peut prévoir que des concentrations stannifères exploitables ne se rencontreront qu’exceptionnellem Métal

Al

Fe

Mn

Cr

Clarke %

8,13

5

0,1

0,02

Teneur limite d'exploitation %

30

30

35

Taux de concentration

4

6

350

Cu

Ni

Zn

Sn

Pb

U

0,007

0,008

0,013

0,004

0,0016

30

1

1,5

4

1

4

1500

140

175

300

250

2500

Tab. (1) : Clarkes et teneurs limites d'exploitation (exprimés en % pondérale) et taux de concentration.

De ces considérations, il apparaît que, mis à part Al et Fe, les gisements de métaux apparaissent comm véritables anomalies géochimiques de l'écorce terrestre. Il est facile de confirmer cette proposition en rappel composition chimique de la croûte (Tab. 2 et 3). De ces tableaux, on constate que 99 % du poids de l’é terrestre sont constitués par les 8 premiers éléments de la liste. Le 1 % restant contient tous les métaux de (Cu, Pb, Zn...), précieux, terres rares etc.

Si l'on considère les proportions volumétriques de ces 8 premiers éléments (Tab. 3), on constate, que pl 90 % de l'écorce terrestre sont occupés par des ions oxygène.

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

Tab. (2) : Composition chimique moyenne deDownload la croûte continentale terrestre With Free Triald’après les données disponibles pour la continentale (Taylor et Mc Lennan, 1995 ; Rudnick et Fountain, 1995 ; Plank et Langmuir, 1998). De O à Mg les quantité exprimées en pourcentage du poids, de C à Lu en ppm et de Cd à Os en ppb. O Si Al Fe Mg Ca Na K

%en Poids 46,6 27,72 8,13 5 2,09 3,63 2,83 2,59

% en Atomes 62,55 21,22 6,47 1,92 1,84 1,94 2,64 1,42

Master your semester with Scribd & The New York Times Pb 0,15.10-2 15,5.10-5

Rayon (A) % en volume 1,4 93,77 0,42 0,86 0,51 0,47 0,74 0,43 0,66 0,29 0,99 1,03 0,97 1,32 1,33 1,83on Read Free For 30this Days Sign up to vote title

Not useful  Useful  1,2 1,46.10-2 Cancel anytime. U 0,02.10-2 1,8.10-5 0,8 0,05.10-2 Special offer for students: Only $4.99/month. Tab. (3) : Répartition volumique des éléments dans l'écorce terrestre (Goldschmidt).

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d'espèces ou un autre élément métallique, qu'ils remplacent le plus souvent, joue ce rôle de constituant m (Zn pour In et Ga ; K pour Rb ; Zr pour Hf ; Mo pour Re ...) Les gisements de ces métaux mineurs s'identifient, la plupart du temps, aux gisements des métaux substituent ; les premiers sont récupérés s ous la forme de sous-produits de la métallurgie des seconds. 3) Minerai et paragenèse minérale 3-1) Minerai

Un minerai est un minéral ou une association de minéraux contenant un ou plusieurs éléments suscep d’être exploités industriellement. Les tableaux 4 e t 5 réunissent les principales espèces exploitées du Fe.

Pour qu’un minéral (ou une association de minéraux) soit considéré comme un minerai, il faut que cert conditions soient réalisées : la teneur en élément (métal) doit être suffisante et il doit exister un mode d’extra industriel du métal.

Il existe des minerais métalliques e t des minerais non métalliques (=substances minérales au sens strict) : 

Minerais métalliques

- Métaux ferreux : Fe, Mn, Cr Métallurgique, Mo, Ni, Co, W, V, etc. - Métaux non ferreux :

Métaux de base : Cu, Pb, Zn, Sn, etc. Métaux légers

: Al, Mg, Ti, etc. ;

Métaux précieux : Au, Ag, Pt, etc. ; Métaux rares

: Ra, Be, etc. ;

Métaux radio-actifs : U, Th…,

You're Reading a Preview - Matériaux de construction : sables, graviers, pierres à bâtir et ornementales, calcaires, gypse… 

Substances non métalliques


- Matériaux chimiques pour l’industrie : Sel, Fluorine, Chromite chimique Pyrite (soufre)… - Engrais : Phosphates, Potasse, Nitrates, Talc… Download With Free Trial - Matériaux céramiques : Argiles, Silice (sable pour verrerie), Feldspaths, talc… - Réfractaires : Silice, Argiles, Chromite… - Abrasifs : Corindon, diamant industriel… - Isolants : Amiante, Mica, Magnésie (Talc)… - Peinture ou support de produits chimiques : Ocre, Argiles, Kaolinite, Diatomie, Barytine, Titane… - Produits pharmaceutiques : Talc, pyrophyllite, a rgile (attapulgite)…

Master your - Pierressemester précieuses et semi with précieusesScribd : Diamant (joaillerie) & The New York Times

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4-2) Paragenèse minérale

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Une « association minérale » est un assemblage de minéraux dont la formation peut être due à événements divers et génétiquement différents. Inversement, une paragenèse représente « une assoc minérale résultant d’un processus géologique ou géochimique donné » (Routhier, 1983). Paragenèse

H-T: Cassitérite + wolframite. SnO2 B-T:

FeWO2

Hématite + Goethite Fe2O3

FeO(OH)

Association

- Chalcopyrite + Pyrite + Goethite + Malachite paragenèse primaire

+ paragenèse secondaire

4) Texture et structure

- la texture est utilisée pour décrire les relations spatiales entre des populations minérales (entre deu plusieurs minéraux ou minerais). L’étude des textures relève donc de l’observation directe à l’échell l’échantillon, voir de l’affleurement.

- la structure désigne les particularités d’un cristal sans tenir compte de ses relations spatiales avec ses vo La structure d’un minéral est définie donc par sa morphologie externe (forme et dimension) et interne (m lacunes de croissance, inclusions….). D’une manière générale, les structures ne peuvent être étudiées qu’à d’instruments physiques (loupe, microscope…). Exemples de textures (Fig.1)

You'red’une Reading a Preview - Texture massive : les minéraux sont répartie manière homogène dans l’ensemble du corps minéra - Texture rubanée : les minéraux sontUnlock disposés en bandes généralement parallèles depuis les bords full access with a free trial. roche encaissante jusqu’au centre du corps minéralisé

- Texture concentrique : les minéraux s’organisent en zones concentriques autour d’un noyau (enc Download With Free Trial emprunté à la roche encaissante ;

- Texture bréchique : des fragments anguleux de la roche encaissante sont cimentés par la minéralisation

- Texture collomorphe : constituée par des dépôts en couches concentriques très fines, convexes ve surface libre.



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- Structure d’exsolution : un minéral, en cristaux très petits, est englobé dans un autre minéral en plage ; - Structure de remplacement : un minéral B remplace un minéral A.

Fig.(2) : Exemples de structures

5) Morphologie des corps minéralisés

Selon la concordance entre la minéralisation et son enveloppe, on distingue deux types morphologiques : You're Reading a Preview minéralisation discordante ;  

minéralisation concordante ;


5-1) Minéralisation discordante

Downloadminérales With Free Trial La morphologie la plus typique des concentrations discordantes sur leur enveloppe est représ par les filons et les pipes. II existe aussi des gîtes en lentilles ou en amas plus ou moins discordants su structures des roches encaissantes. 5-1-1) Filons

Ils représentent le remplissage de failles par des substances utiles véhiculées par des circulations de fl (Fig.3).



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Fig.(4) : Minéralisation en stockwerk

D'une manière générale, la minéralisation utile ou atteignant le seuil de teneur requis pour une exploi payante, n'occupe qu'une partie de la caisse filonienne ; alternance de parties enrichies et de parties dilué composant utile (Fig.5). Les parties enrichies sont appelées les colonnes minéralisées.

Fig.(5) : Exemple de colonnes minéralisées. A- variation du remplissage filonien. B- variation de l’épaisseur de la filonienne. 5-1-2) Lentilles et amas

Les lentilles et les amas minéralisés sont de nature et d'origine très diverses. Ils existent aussi bien dan formations sédimentaires que dans des formations magmatiques (Fig.6).


Download With Free Trial

Fig.(6) : A- Lentille de sulfures dans des pélites noires. B- Amas de bauxite en remplissage de poches dans des cal karstifiés. C- Amas de chromite dans des roches ultra-basiques.

Master your semester 5-1-3) Pipes et cheminées with Scribd  Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title  proce Ce sont des corps minéralisés, de section circulaire ou elliptique, dont la mise en place relève de & The New York Times Useful Not useful   divers. Special offer for students: Only $4.99/month. Comme exemple on cite :

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Fig.(7) : Cheminées de kimberlite diamantifère 5-2) Minéralisation concordante

La minéralisation concordante se présente sous forme de lit (couche ou strate) (Fig.8). Cette morpholog fréquente dans les gisements sédimentaires : lits de minerai de fer oolithique, lits d'oxydes de manganè Une minéralisation en lits peut exister aussi dans des formations magmatiques : lits de chromite dans des ro ultrabasiques.

Lorsque le minerai est massif, il peut occuper la totalité de la roche support et apparaître ainsi comme véritable strate de nature particulière au sein d'une séquence de dépôt. C’est le cas de certains gîtes co ceux de phosphate, de soufre, de manganèse, de potasse…. Le minerai peut également être dissém l'intérieur de son enveloppe et en concordance avec celle-ci, c’est le cas des gîtes stratiformes sensu s comme dans les gisements stratiformes de pl omb-zinc ou le minerai cimente des éléments dét ritiques.



Fig. (8) : A- lits d'oxydes de manganèse. B- Chromites disséminées dans des péridotites. C- Sulfure de Pb (galène) cim des débris détritiques.

6) Minéralisation syngénétique et minéralisation épigénétique

Une minéralisation syngénitique est Scribd une minéralisation dont la précipitation est contemporaine ou Master your semester with  comtemporaine de la mise en place de la roche support. Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title  Une minéralisation épigénitique est une minéralisation dont la précipitation est nettement postérieure à la & The New York Times Useful Not useful   en place de la roche support.

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La notion de minéralisation épigénétique et syngénétique est importante. Elle consiste en effet à da

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Au cours de l’altération supergène, le comportement des cations dépend de leur potentiel ionique (Fig Certains cations sont solubles voir très solubles et migrent aisément, tels que: K +, Na+, Ca ++, Mg++, Fe Cu++… Ces éléments sont entraînés, par les eaux continentales à pH généralement acide, vers les bassin sédimentation où ils pourront éventuellement précipiter.

D’autres, en revanche, sont peu solubles et s’accumulent sur le continent : Al 3+, Fe3+, Ti4+… C’est de manière que se forment, sur le continent émergé, des concentrations d’Al exploitables (latérites alumineuses

Fig. (10) : classification de Goldschmidt. 1-1-2) Altération de minerais préexistants

Lorsque des minerais sulfurés, par exemple, arrivent à l’affleurement par le jeu de l’érosion, ils s’altèrent c sulfures ne se sont pas stables dans les conditions de surface. Leur altération conduit à la formatio « chapeau d’oxydation » et à des gisements de cimentation. Ces derniers, prennent naissance par précipi You're Reading a Preview de métaux récoltés par les eaux acides dans la partie superficielle (la zone d’oxydation) et redéposés plus au contact de la minéralisation primaire « le protore » (cf. gisements de cimentations). 1-2) Sédimentation


1-2-1) Sédimentation détritique

Download With Free Trial L’altération chimique et la désagrégation mécanique des roches permettent la libération de minéraux résis et denses (magnétite, ilménite, zircon, cassitérite …). Ces minéraux s’accumulent tout d’abord sur les ver des reliefs, puis ils sont entraînés par les eaux de ruissellement et se concentrent dans les alluvions des c d’eaux ainsi que sur certaines plages en bordure de mer (placers). 1-2-2) Sédimentation chimique et/ou biochimique

L’altération libère les éléments chimiques. Les plus solubles migrent en solution et sont entraînés ve bassins de sédimentation (lacs, lagunes, mers, océans). Là, ils peuvent précipiter directement ou indirecte (participation d’organismes) et donc se concentrer en raison des variations des conditions physiques et chim du milieu (changement de pH, Eh …). C’est ainsi que se forme les gisements sédimentaires de Mn.  Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title

Master your semester with Scribd & The New York Times 2) processus endogènes Special offer for students: Only $4.99/month.

2-1) Cristallisation fractionnée

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5_geophysique

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Les fluides hydrothermaux ne sont pas toujours en liaison avec des magmas. Il peut s’agir d’eaux météor qui s’infiltrent dans la croûte terrestre, se réchauffent en profondeur, draines des éléments chimiques variés Zn, cu, Fe …) dispersés dans les formations géologiques qu’elles ont traversé. Ces fluides remontent en vers la surface et suite à des variations de conditions physico-chimiques (P, T, …), ces fluides déposent, dan fractures, les éléments chimiques qu’ils contiennent, sous forme d’oxydes, de sulfures, de sulfosels …

III) Classification des gisements métallifères

En s’appuyant sur les analogies entre les gîtes métallifères, des classifications peuvent être constituées. ont pour but de faciliter la découverte de nouveaux gîtes minéraux en se basant sur des similitudes avec gîtes connus actuellement.

La substance, la morphologie, la température, la profondeur de formation (Lindgren, 1933), la nature des ro associées au gisement (Jébrak, 2004), la relation gîte métallifère et contexte géodynamique et géolo (Mitchell et Garson, 1981 ; Sillitoe ; 1972), lien génétique du gisement avec des processus magmat hydrothermaux ou sédimentaires (Beaudoin, 2002) sont autant de critères utilisées pour classer les minéraux.

Déjà en 1963, Routhier proposa une classification basée sur la notion de « type de gisement » « ou cla Les caractères retenus sont : Caractères propres au gisement : -

paragenèse ;

-

altération superficielle ;

-

composition chimique et teneur ;

-

tonnage métal ou tonnage du minerai (cote économique).

Caractères de l’enveloppe du gisement : -

lithologie et stratigraphieYou're des roches encaissantes ; Reading a Preview

-

forme du gisement en liaison avec les structures des roches encaissantes ; Unlock full access with a free trial.

-

proximité de roches plutoniques ou volcaniques ;

-

âge du gisement.


Cette classification par types a été élaborée dans le souci de répondre à deux qu estions : (1) quelle substance minérale peut-on espérer découvrir dans des conditions géologiques déterminées ;

(2) Dans quelles conditions géologiques peut-on découvrir un tel ou tel élément (Pb Cu…) ? Autreme toute prospection minière doit commencer par la détection d’environnements géologiques suscep statistiquement, de contenir des minéralisations.

Un type de gisement est donc constitué par un ensemble de caractères géologiques, minéralogi Master your semester withgisements Scribd  de gise géochimiques communs à plusieurs qui appartiennent au type.Free Notons qu’un même type Read Foron 30this Days Sign up to vote title peut présenter des concentrations de métaux différents : par exemple, les imprégnations métallifères  dan & The New York Times Useful Not useful sédiments gréseux dites encore gisements de Red-Beds (cf. gisements sédimentaires) peuvent présente   Cancel anytime.

Cu, Zn, Pb, U, V, SO 4Ba, F2Ca…Les Red-Beds cuprifères, plombifères… ne constituent Special offer forminéralisations students: Only en $4.99/month. pas autant de types identifiés de gisement mais bien des variantes d’un même type.

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