Le gisement

LE GISEMENT DE FER DE KIRUNA
CADRE GEOLOGIQUE ET
CARACTERISTIQUES DU GISEMENT
Patrick Gaviglio
décembre 2012
Situation géographique et géologique
Kiruna
Cercle polaire
Kiruna se trouve au nord
du cercle polaire arctique,
au cœur du bouclier
scandinave, une zone de
croûte continentale formée
en grande partie de
terrains d'âge compris
entre 2,5 et 0,5 Ga.
Kiruna: au sein d'un noyau ancien de la croûte
continentale européenne
Kiruna (dans la zone verte)
Extrait du manuel de SVT, Terminale S, Collection Lizeaux, Bordas 2012.
Le gisement
un corps minéralisé, tabulaire, inclus dans des roches volcaniques
Ville de Kiruna
Age des
roches
volcaniques
et du
minerai:
1,88 Ga
Roches
volcaniques
Le corps
minéralisé
plonge de
60° vers
l'est
Minerai
Document GEODE, ac.uk
Le corps minéralisé (en bleu) est concordant avec
les roches volcaniques
Le pendage de 60° est dû à un plissement
de l'ensemble volcanique et sédimentaire
représenté sur la carte précédente
Dimensions du corps minéralisé
Il a une longueur de 4 km et s'étend en
profondeur jusqu'à 2 km au moins.
Son épaisseur de 80 m est relativement régulière.
Le gisement et la mine souterraine
On voit ici en
coupe
le corps
minéralisé,
exploité d'abord
en
surface puis en
profondeur.
Le minerai
Un minerai est une roche dont la richesse en certains
éléments présente un intérêt économique.
Le minerai de Kiruna a une teneur en fer comprise entre
60 et 68 %.
Il est composé de deux minéraux principaux:
- la magnétite
- l'apatite
La magnétite
Fe3O4 (Fe2+Fe3+2 O4)
C'est un minéral qui cristallise dans le système cubique.
Couleur noire. Eclat métallique. Densité élevée: 5,2.
Minéral commun des roches magmatiques.
Température de formation: 400 à 600°C.
Echantillon de magnétite massive de Kiruna
(photo LKAB:Press room/Library/[email protected])
La magnétite
C'est un minéral présentant une aimantation
persistante (minéral ferromagnétique). Il conserve
l'aimantation acquise sous l'effet du champ
magnétique existant au moment de sa formation.
A Kiruna le champ actuel est différent du champ
existant il y a 1,88 Ga. Le gisement de fer constitue
donc une anomalie magnétique (détectable par
satellite).
Utilisations de la magnétite
Minerai de fer
Fabrication des aimants
Fabrication des dispositifs magnétiques et
d'enregistrements (disques durs)
Fabrication de pigments
L'apatite
Représente 30 % du minerai de
Kiruna:
Ca10(PO4)6F2 = Fluorapatite
Maille élémentaire avec atomes de:
Ca (blanc),
P (orange),
O (rouge),
F (jaune vert).
C'est un minéral cristallisant dans le
système hexagonal, dense (3,2) et
dont la couleur, très variable, n'est
pas caractéristique.
document Benjah-bmm27 Wikipedia
L'apatite
L'apatite est un minéral très répandu, dans les roches
magmatiques et sédimentaires.
C'est un constituant majeur des os et de l'émail
dentaire sous forme d'hydroxy-apatite:
Ca10(PO4)6(OH)2.
Il est utilisé dans des domaines aussi divers que la
production d'engrais, la bijouterie ou la
thermochronologie.
Attention ! d'autres gisements de même nature, mais
plus petits, se trouvent à proximité de Kiruna. Ils ont
des géométries plus complexes.
Carte des différents gisements associés à celui de Kiruna (1):
Luossavaara (2), Haukivaara (5) etc...
(Evans, 2000. Rapport de I. Kurmies).
Les gisements secondaires
Ils diffèrent du gisement de Kiruna
- par la structure: ce sont plutôt des filons;
- par la composition.
Exemple:
le gisement de Haukivaara contient du fer
sous forme d'hématite; c'est un oxyde
de fer qui se forme à des températures moins
élevées que la magnétite (200 à 400°C).
Origine de la minéralisation
Elle fait encore l’objet de discussions entre spécialistes
Deux possibilités :
- Une intrusion magmatique.
- une mise en place par des fluides (hydrothermalisme).
-Une autre hypothèse a été envisagée, mais elle est peu
vraisemblable : une origine sédimentaire marine.
Intrusion magmatique
Fluides hydrothermaux
La mine de Kiruna
C'est actuellement la plus grande mine souterraine
du monde. L'abattage se fait à l'explosif.
L'extraction du minerai est largement automatisée
et télécommandée ce qui permet à l'exploitation de
rester compétitive par rapport aux grandes mines à
ciel ouvert d'Australie et du Brésil.
La production
La production annuelle est d'environ 20 Mt de
minerai.
On estime que le gisement représentait 2 Gt,
dont le tiers environ a été extrait.
Les réserves prouvées (économiquement
exploitables et mesurées) s'élèvent à 600 Mt.
Les pellets
Ce sont les produits qui
sont expédiés vers les
sites sidérurgiques :
des boulettes de minerai
indurées et calibrées.
Elles sont obtenues par:
broyage, séchage et
chauffage de la
poussière de minerai.
Pellets produits à Kiruna (photo LKAB:
Press room/Library/[email protected])
Travaux miniers et affaissements de surface
Coupe montrant
l'impact de
l'exploitation
souterraine
sur les mouvements
du sol en surface.
Le soutirage
provoque
l'apparition
de grands
cisaillements dans
les roches formant
le toit de la zone
exploitée.