TD de Technique D'exploration Minière

 

TD de l’UE : Technique d’exploration minière ( M1CGM) 

1-Définir le terme prospection en recherche minière et donner le but principal de la

prospection.

La prospection   désigne l’ensemble des travaux de recherche qui concourent à la découverte et à l’évaluation du gisement.

Le but de la prospection est de permettre de déterminer la localisation, la forme, la l a dimension et les réserves des gisements, leur condition géologique et hydrologique et les caractéristiques des minerais exploitables en diverse partie du gisement. 2-Définir les termes suivants : - Recyclage : Le recyclage est un procédé de traitement des déchets de produits arrivés en

fin de vie, qui permet de réintroduire certains de leurs matériaux dans la production de nouveaux produits. - Mine urbaine : Le « urban mining » est un concept qui vise à identifier tous les déchets de

l’ l’environnement environnement premier, comme pouvant être source de matières valorisées. - Recherche géologique :

la recherche géologique consiste à exprimer attentivement

l’information géologique qui se présente à l’affleurement des roches. L’examen direct comporte sur le terrain la description pétrographique, l’analyse structurale, l’échanti llonnage et l’étude au laboratoire des sections polies, une analyse chimique des minéraux et des roches. L’objet final est d’établir une carte géologique. 

- La recherche minière : elle est déduite  à la suite de la recherche géologique. Elle a pour objet de découvrir de nouveaux gisements que l’on exploitera pour satisfaire aux besoins de  plus en plus croissants de la population. Le gisement que l’on recherche est une

concentration en lieu donné, généralement sur une surface réduite. - Géologie de mine : c’est la géologie de sub-surface c’est à dire (une partie de la géologie minière) pratiquée dans un gisement en cours d’exploitation ou dans un gisement abandonné

encore accessible. - Géologie minière : l’ensemble de l’opération géologique lié à la recherche minière en surface ou en sub-surface on l’appelle aussi géologie de prospection. ation minière : c’est l’opération industrielle minière qui a pour but de sortir du - L’explor L’exploration sous-sol ou des minerais des substances utiles et de les convertir en produit commercial qui sera transporté vers le centre d’utilisation.  

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Les caractéristiques d’un chef de prospection  minière. Pourquoi l’équipe doit être  pluridisciplinaire ? Le chef de la prospection minière qui est généralement un géologue assure une grande responsabilité, il ne doit se montrer ni trop optimiste ni trop pessimiste, il doit être prudent,  bon manageur, ne doit ni sous-estimer, ni surestimer un indice car la conséquence sur 3-

l’économie est grave, il doit conclure aussi nettement que possible. L’équipe doit être pluridisciplinaire, car le travail pluridisciplinaire d’équipe est un élément indispensable à toute démarche de prospection ; les membres qui la composent composen t œuvrent dans les disciplines différentes. Autrement dit, c’est une équipe constituée de collaborateurs aux compétences variées, mais complémentair complémentaires. es. 4- Les différentes étapes d’une exploration minière. Donner 03 caractéristiques propres de

chaque étape.   La prospection régionale ou générale :

- Sélectionner le point d’accrochage  (anomalie, indice) identifié à partir de la carte géologique de reconnaissanc reconnaissance. e. -L’échantillonnage se fait tous les 1 ou 2 km, on fera aussi les prélèvements à grande maille

(5 à 10 km) d’alluvion, de sol, et de roche en affleurement.

- Les éléments structuraux sont identifiés, mesurés et analysés.   La prospection tactique 

- A la cartographie détaillée ; 1/1000 000 (carte à grande échelle). - Aux levées géologiques régulières à maille serrée (un échantillon à tous les l es 100 ou 500m). - Aux levées géophysiques détaillés.   La prospection systématique :

- la prospection sys systématique tématique peut être menée pour la reconnaissance reconnaissance du ccorps orps minéralisé. - cette étape doit circonsc circonscrire rire le corps minéralisé dan danss toutes ses directions afin afin de mesurer les teneurs et déterminer le tonnage. - c’est au cours de cette phase que l’on réalise les premières études économiques, les  premiers essais essais de valorisation du m minéral inéral prospecté.    Evaluation du gisement

-La campagne de sondage suivie de diagraphie qui est une technique permettant de déterminer la densité , la résistivité et un certain nombre d’autres de co uches consécutives du sous- sol traversées pendant pendant le forage oouu le sondage. - l’échantillonnage de gros volume de minéraux. -un essai semi-industriel de traitement de minerais, une évaluation des réserves.    Construction de la mine 

- L’étude hydrologique qui consiste à envisager l’usage des eaux souterraines dans le traitement de minerais, il doit aussi apporter une attention particulière sur les venues des eaux qui peuvent provoquer des surprises très désagréable sur l’exploitation et le prix de revient du minerai ; est basée sur la mécanique des roches et consiste à prévoir le - L’étude géochimique comportement des roches au cours de l’exploitation ; ’

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-Les travaux d’extension du gisement.   5- Les 9 étapes de prospection d’après l’ON U sont 1) Reconnaissa Reconnaissance nce (prospection stratégique), 2) Anomalie au sol (prospection tactique), 3) Indice, 4) Gite minéralisé, 5) Etude de pré- faisabilité, 6,7 et8) Echantillon en vrac, technique de d’extraction, aspect économique, faisabilité- décision, 9) Développement minier. 6- Les différents types de prospection minière sont :   La prospection au marteau qui comprend la prospection alluvionnaire et la

prospection éluvionnaire,   La prospection géochimique,   La prospection géophysique,   Le forage, la diagraphie.

Prospection alluvionnaire

7- Définir placer et donner la formule de calcul de vitesse de chute des résistats en fonction de la taille

Un placer   est défini comme une zone d’alluvion fluviatile (placer fluviatile) ou littorale (placer littoral) où se sont accumulés les minéraux lourds en quantité suffisante pour justifier une exploitation. La formule de calcul de la vitesse du chute des résistats en fonction de la taille est : ( )    V=     Taille≤ 0,1mm  0,1mm 



  Taille≥0,1mm 



1/2

V= C(D-D’)R  C(D-D’)R 

 

Avec D ; densité des particules, D’ : densité des fluides, C :viscosité, g : pesanteur, R : rayon de particule. 8- Les conditions à remplir pour qu’une accumulation détritique exploitable se forme forme sont  sont :

- Roche mère non stérile: l’existence en amont des r oches oches contenant des minéraux espérés dans les formations alluviales ; - Les conditions conditions climatiques : Le climat do doit it être favorable po pour ur une altération profonde profonde et de longue durée - La topographie doit être favorable à l’évacuation et à l’accumulation différentielle des minéraux altérés et non altérés ; - Le transport : les minéraux sont transportés dans un milieu énergétique. Une particule est transportée ou non indépendamment de sa densité et de sa grosseur, aussi appelée l’équivalence hydraulique. ’

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- La

concentration : les minéraux lourds sont concentrés dans des pièges hydrauliques. Ces

 pièges représentent des environnements où il y a un changement brusque dans l’énergie, ce qui provoque la déposition de la fraction la plus dense.  9- Citons quelques pièges de minéraux lourds dans un cours d’eau : Dans un cours d’eau, les minéraux lourds se rencontrent dans  :

- les méandres des cours d’eau ; - les confluents de deux rivières ; - au niveau des racines des arbres ; - dans les marmites de creusement ; - au pied des blocs rocheux, si le lit du cours d’eau est rocheux. 10- Les principaux éléments et minéraux lourds exploitables sous forme de placers sont  :  platine (Pt) et les MGP, l’or (Au), diamant (C), corindons (Al2O3) avec ses variétés, le rubis, le saphir), la cassitérite(SnO2), la magnétite(Fe2O4), ilménite (FeTiO4), rutile (TiO2), chromite (FeCr 2O4), les minerais de colombo-tantalite, le ggrenat renat et le zircon(Zr 2SiO4) forment couramment des gisements sous forme de placers. 11- Définir gangue et pouvoir séparateur (PS). Calculer le PS de l’or et du quartz dans un cours d’eau. 

On donne : Dor = 19,3 ; Deau=1 ; Dquartz= 2,77 La gangue est l’ensemble des minéraux associés au minerais mais intérêt économique et non récupérable lors de l’extraction. l’extracti on. 

habituellement sans grand

pouvoir séparateur :est la différence entre la densité du minéral (Dm) et la densité du fluide (D’) sur la différence entre la densité de la gangue (Dg) et la densité du fluide (D’)  ;

Ps=( )( ) 

12- les qualificatifs de l’or en fonction de la taille en prospection alluvionnaire et éluvionnaire

-Or natif (au moins 80 %  %  or) avec une densité comprise entre 16 et 19 ;  -Pépite d’or : diamètre ≥ 2mm ;  -Grain d’or : 0.2≤ diamètre ≤ 2mm ;  -Paillette d’or : 0.002mm ≤ diamètre ≤ 0.02mm  ; -couleur d’or : diamètre ≤ 0.002mm.  13-

L’or des placers est généralement plus pauvre en argent que celui de la roche mère  parceque l’argent à été dissous au cours de transport  Présentons brièvement le traçage des itinéraires dans la phase qui marque la prospection alluvionnaire stratégique ou de connaissance. 14-

Le traçage des itinéraires a pour but de couvrir un maximum de surface avec un minimum de kilomètres linéaires et dans un minimum de temps, donc un minimum d'argent, pour obtenir un maximum de renseignements pour un minimum de travail. Le traçage des itinéraires se fait tout d'abord sur une carte topographique à 1/200 000. Lorsque l'itinéraire général est bien tracé sur la carte au 1/200 000, on le reporte sur les cartes à 1/50 000 pour   exécution.

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Les réseaux ou lignes de prospection alluvionnaire sont orthogonaux à l'axe du cours d'eau. Ces lignes sont généralement indiquées par la lettre L suivie d'un chiffre romain (LI). La numérotation des lignes va de l'aval vers l'amont du cours d'eau, la ligne de borne est parallèle à l'axe du cours d'eau.  

Citons les deux grandes techniques en prospection alluvionnaire stratégique : - Technique de prélèvement en lit vif ; - Technique de prélèvement par puits. 15- Les études à mener dans la phase de prospection alluvionnaire volante sont :

- étude du réseau hydrographique: longueur et largeur des cours d’eau, régime des eaux,  pente, débit, conditions d’alluvionnement d’alluvionnement ; - étude sommaire des dépôts secondaires : largeur des flats (étendues plates plus ou moins importantes le long des cours d’eau), épaisseur du stérile et du gravier, nature du bed-rock (substratum des dépôts secondaires, plus ou moins altéré), dimensions du dépôt, type du dépôt (plage, flat, terrasse) ; - observations topographiques et géologiques ;   - estimation préliminaire des réserves, en fonction des teneurs moyennes trouvées (au gravier et à l’excavé).  16- Schéma annoté un puits d’exploration alluvionnaire  

Coupe d’un puits de prospection. 

17- Les matériels utilisés dans le lavage des alluvions minéralisés :

Le lavage des échantillons de gravier prélevés en lit vif ou dans un puits s’effectue à la batée

ou au pan, ou encore au jig à main ou au sluice. 18- Les éléments à prendre en compte dans le calcul de cubage d’un gisement alluvionnaire  Les éléments éléments à prendre en co compte mpte sont les suivants : - longueur du gisement ; - largeur moyenne du gisement (qui est la moyenne arithmétique des différentes largeurs du gîte considéré) ; - épaisseur moyenne du gravier (qui est également la moyenne des hauteurs du gravier dans les puits de prospection) ; - épaisseur moyenne du stérile (qui est la moyenne des hauteurs du stérile dans les puits de  prospection). Prospection géochimique 20- Définir le terme prospection géochimique ’

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Prospection géochimique est une prospection basée sur la distribution des éléments en trace dans les roches, les sols, les alluvions, l’eau et même les végétaux.   21- Cotons les quatre familles des éléments chimiques et définisons le terme anomalie géochimique   les lithophiles (Si, Na, K, Ca, Al, terres rares, etc.) qui s’associent préférentiellement

avec l’oxygène,    les sidérophiles (Fe, Mn, Co, Ni, EGP, Au, etc.), souvent à l’état métallique,  

les chalcophiles (Cu, Pb, Zn, etc.), habituellement associés au soufre,

  les atmophiles (gaz rares, chlore, fluor, brome, oxygène, carbone, azote), à l’état

gazeux. Une anomalie géochimique est une teneur anormalement élevée (ou anormalement basse) par rapport à la teneur moyenne de l’environnement régional, le fond géochimique.  22- Expliquons à partir de la figure1 figure1 du cours la dispersion et et concentration des éléments éléments qui conduit à une anomalie géochimique La zone minéralisée (à gauche), est oxydée au voisinage de la surface. Une partie des éléments est lessivée et dispersée par la nappe phréatique, formant une anomalie hydrogéochimique. Le pompage de l'eau par la végétation conduit à des enrichissements  biogéochimiques.. En surface, les particules sont dispersées dans les sols et peuvent être  biogéochimiques transportées les vallons où elles formeront des anomalies de sédiments de ruisseaux et des minérauxdans lourds. 23- Classons les éiéments en fonction de leur mobilité et établisons la notion d ’élément accompagnateur avec l’exemple  —   les cations solubles et mobiles,  mobiles,    —   les hydrolysats insolubles et moins mobiles,  mobiles,   —   les complexes solubles et mobiles.  mobiles.  on recherche souvent des anomalies en arsenic, métalloïde très mobile, pour trouver de l'or, ou des anomalies en cuivre pour trouver des gisements de nickel. Dans le cas des gisements d'or disséminé, la présence de thallium est utilisée pour discriminer et trouver ce type de gisements quasi invisibles. 24- Définisons ;  —   Les éléments majeurs sont des principaux éléments qui constituent les roches et les minéraux. Ces éléments sont exprimés en oxyde, la teneur de ces éléments dans les minéraux et les roches est supérieure à 0,1%  —   Les éléments en traces sont des éléments dont la teneur est inférieure à 0,1%. Ils sont exprimés en ppm (partie par million) Les deux méthodes utilisées pour l’analyse de ces éléments sont :   ICP-AES (spectromètre d’émission plasma à couplage inductif)   ICP-MS (inductively coupled plasma-mass spectrometry)  

26-donnons la formule et les ndices caractéristiques des éléments éléments suivants Index 

Forrn ule 

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Indces caractéristiques

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transformation du feldspath en séricite  

séricite

KpHKp+ftafl)  KpHKp+ftafl) 

chlorite  chlorite 

Hashigjshi

(Mg0+Fep3V(MgO+Fe3O3+2Ca0+2 chlaritisation et destruction des feld& ld& aths ths  Na O   (Nap+CaOV(Na;O+Ca0+K;0 )   destruction des feldspaths et lessivage   (MgO+KpytMgO-i-Kp+CaO-ichloritisation et séricitisation    Fep^fFep^MgO) addition de fer 

carbonates

ccyca

carbonalalion 

Pearce Elément Ratios

Fe/Zr. Mg/Zr, MnIZr, K/Zr, COJZr

addition d'éléments par rapport à

index Normat

Ca cu no norma rmati ti pa parti rtirr es éléments majeure 

présence de mineraUH d'altération 

phyllosilicates

3K/AI 

is inction une iotitisa iotitisation tion {nche en K) d'une chlontisation 

riverindex

Ti/Zr 

différenciation  

alcalins Hashimoto  Hashimoto 

27- Donnons la formule des indices suivants :

- indice d’Ishikawa (AI) : AI=

()    ()

- indice chlorite-carbonate-pyrite (CCP) : CCP=  Commenter la figure 5  appliquée préférentiellement sur les minéralisations de type VMS (Volcanogenic (Volcanogen ic Massive Sulfides) en contexte volcanique volcanique felsique à intermédiaire : Ces diagrammes conjuguent deux indices d’altération classiques : l’indice d’Ishikawa (AI) et l’indice chlorite–  carbonate  carbonate –  pyrite (CCP). À partir de la composition des roches altérées ces alteration box permettent de distinguer les altérations altérations de type hydrothermal (notées (notées 1 à 5), de celles de type diagénétique (notées a, b et c). Elles permettent en outre de mesurer l’intensité de l’altération hydrothermale et par là même la proximité de la minéralisation. 28- Définir le stream-sediments et donnons les précautions à prendre

pendant le

 prélèvement ? Quelle Quelle est la granulométrie granulométrie recommandée ? Les sédiments de ruisseaux ( stream-sediments) proviennent de la désagrégation mécanique  par les agents atmosphériques des des bassins versants. versants. On prélève généralement les sédiments dans de petits lacs actifs, avec des ruisseaux qui entrent ou sortent. On utilise généralement la granulométrie inférieure à 200 µm, voire à 64 µm 29- Il est nécessaire de définir le bassin versant avant de commencer la collecte des échantillons alluvionnaires en prospection géochimique parce que la taille des bassins versants jouant un rôle important, elle doit être déterminée avant la campagne de terrain. Les sédiments de ruisseaux sont fréquemment utilisés à l’échelle régionale car ils permettent aux compagnies d’exploration minière de balayer à peu de frais de vastes territoires.   ’

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La taille minimale des minéraux à utiliser est de 100 µm. L’état d’usure  d’un minéral accompagnateur  permet d’évaluer la distance de transport, Commentaire : Exploration du diamant à l’aide de grenats comme minéraux indicateurs. On distingue ainsi des grenats G0 = non classés, G1 = mégacristaux kimberlitiques, G3 =

30-

éclogitiques, G4 et G5 = pyroxénitiques, G9, G10 et G12 = péridotitiques (d’après classifcation de Gurney et Zweistra, 1995, et de Grütter et al., 2004).

Le PIMA : Portable Infrared Mineral Analyser . Il est employé pour vérifier la présence de  plusieurs des minéraux d’altération hydrothermale.  Il est surtout utilisé pour les systèmes s ystèmes porphyriques porphyriques et les kimberlites, 31-

32- Donnons trois importances de minéralogie

en exploration géochimique  Au stade de la découverte, la détermination des phases minérales est basée sur des observations de terrain et au microscope, parfois en diffractométrie de rayons X afin de  préciser la l a nature des phases d’altération. Un des points -clés est la nature et la position dans la paragenèse des minéraux valorisants et/ou pénalisants. Le lien avec la composition de l’anomalie géochimique permet de bonifier l’interprétation des résultats multi -élémentaires. Enfin, la minéralogie est souvent caractéristique du type t ype de gisement. 33- Définir et donner deux caractéristiqu caractéristiques es des méthodes géochimiques suivantes : - Hydrogéeochimie : elle consiste à analyser directement les eaux de surface ou profondes. Elle doit tenir compte des grandes variations de solubilité des éléments, fonction de l’Eh et

du pH. L’utilisation de codes de calcul hydrogéochimiques permet de déterminer les éléments

les

 plus proches de la saturation. - Biogéochimie : utilise les plantes comme milieu de concentrations concentrations des éléments. Les plantes prélèvent les éléments dans le sol, à des profondeurs variant selon les espèces,  profondes (phréatophytes) (phréatophytes) ou superficielles superficielles (xérophytes). (xérophytes). Le prélèvement est souvent rapide, et les échantillons sont réduits en cendres avant analyse. - Géochimie des gaz : est utilisée pour la recherche de gisements cachés sous des sédiments. Le radon est un gaz issu de la radioactivité naturelle de l'uranium. Il a une demi-vie très co. L'oxydation des sulfures en profondeur, par exemple, produit une baisse de l'oxygène dans les sols et une augmentation du CO2. urte (3,8 jours), mais il a le temps de migrer vers la surface dans l'eau ou l'air. 34- Citons sans décrire les différentes méthodes géochimiques en exploration minière : Les principales méthodes géophysiques sont : le magnétisme, l’électromagnétisme, la radiométrie, l’électricité, la sismique, la gravimétrie, gravimétrie, la télédétection. 

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