minéraux lourds

Faculté des Sciences de la Terre, de la Géographie et de l’Aménagement du
Territoire.
FSTGAT
MASTER 2/ Géomorphologie Appliqué
Les minéraux lourds
Mr: KERMANI Saci
C’
est quoi
un minéral
lourd ???
On
définit
le groupe
des minéraux
lourds par leur densité supérieure à 2,89.
Ce sont le plus souvent des silicates
complexes inclus dans les sédiments et
provenant directement ou indirectement
de l'érosion de roches endogènes.
Les
minéraux
lourds
étant
relativement rares, il est nécessaire
de l’extraire du sédiment pour qu'ils
puissent être observés par la loupe
binoculaire.
Qu’els sont les lieux d’existences des
minéraux lourds Dans la nature ?
Un placer alluvial ????
C’est un lieu où un cours
d'eau
produit
un
dépôt
d'alluvions Dans la roche
présentant
mère (Bedrock),
des placers alluviaux
localement ou
desdans
concentrations
naturelles
élevées
en
minéraux lourds, sous forme
de sables lourds: débris fins,
paillettes, grains et pépites.
Bedrock: roche mère.
Ces sables lourds sont composés de nombreux minéraux de forte densité.
L’origine
des
minéraux
lourds dans les placers
l’érosion
de
la
roche
endogène ( roche mère) .
Transports des minéraux
Concentration des minéraux
lourds
lourd dans les dépôts, et les
par les courants
des fleuves ou de la mer
lits des oueds
2. Transport des minéraux lourds:
Le courant violent déplace les
alluvions
en les
classant,
Lors
des crues
et des
décrues les
le
minéraux lourds
circulent
pas
cheminement
des ne
minéraux
lourds
sur
toute la largeur
lit, ils
se déplacent,
car sondutrajet
se
circulent
en débit
un chenal
modifie enconcentrés
fonction du
et de
étroit
appelé
la configuration
de
la
Érosion
zone
« ligne des
lourds ».
traversée
( laminéraux
topographie).
Les passages
étroitslarenforcent
ce à
C'est
ainsi qu'à
décrue et
phénomène.
l'assèchement,
des
zones
de
passage des minéraux lourds se
retrouvent à découvert sur les Concentration et transport en
ligne des minéraux lourds .
berges ou dans le lit du cours d'eau.
3. Les dépôts :
Le courant violent déplace les alluvions, un brusque ralentissement
du courant, il dépose, et en les classant selon leur densité et leur
volume.
Les dépôts d'alluvions sont en général classés d'amont en aval:
-
D'abord une série de gros cailloux, minéraux lourds grossiers.
-
Ensuite des graviers sur des sables grossiers, minéraux lourds
de diamètre moyen à fins.
- Enfin sables fins stériles et limons.
•Qualité des placers selon la puissance du courant:
- En amont d’un cours d’eau les minéraux lourds est plus rare mais les
grains sont plus gros.
- En aval d’un cours d’eau les minéraux lourds est plus abondant mais
les grains sont plus fins.
•Profondeur des placers selon le type de crue:
•En cas de crue et de décrue
rapides, les placers de crues
rapides
s'avèrent
souvent
stériles mais peuvent contenir
des couches de dépôts anciens,
ces placers sont stratifiés (ph
01).
PH:1
PH:2
Il est signalé par des dépôts
éphémères
de sables noirs en
surface qui seront vite effacés par
le vent (PH : 02).
•Si la crue est forte et
durable :
Les
alluvions
sont
désolidarisées et violemment
roulées, les minéraux lourds
migrent en profondeur. Il faut
alors creuser un "puits" pour
tenter d'atteindre les dépôts
de minéraux lourds près du
bedrock (roche mère).
Puits
. les Lieux réputés favorables aux dépôts de placers alluviaux:
Les minéraux lourds sont classés et déposés en cas de brusque
ralentissement du courant :
• méandres .
• sortie de gorges .
• rupture de pente.
• obstacles.
• trous.
•Rive intérieure et parfois extérieure de méandre :
A l'intérieur de la courbe, le courant est plus faible et des dépôts de
minéraux lourds sont fréquents, localisés autour et sous les grosses
pierres avec parfois des dépôts de ferraille indicateurs.
•Obstacles :
Les obstacles situés sur le passage d'une gold line (ligne des
minéraux lourds) perturbent le courant et génèrent des dépôts de
minéraux lourds.
• Grosse pierre :
•Passage étroit forcé, Barrage en entonnoir :
Ce genre de configuration est très favorable aux concentrations par dépôts
multiples, enrichis à chaque crue. Le barrage peut être constitué de barres rocheuses, de
gros rochers, en béton, …...
Après décrue, les placers sur berges sont généralement émergés et ceux immergés
dans le lit deviennent facilement accessibles lorsque le cours d'eau est presque asséché.
•Confluence :
Les perturbations et ralentissements du courant créés par
une confluence sont favorables à la formation de dépôts.
•Atténuation de pente:
Le ralentissement provoqué par une fin de pente est favorable aux
dépôts de minéraux lourds.
•Creux, failles et marmites dans le bedrock :
Les contenus des creux, failles, trous et marmites immergés doivent
être aspirés à la pompe, et lavés à la batée, ce sont souvent d'excellents
placers qui concentrent de façon importante paillettes, grains et petites
pépites.
Placer
des des
minéraux
lourds
dans
les anfractuosités
du lit.
Placer
minéraux
lourds
les failles et fissures
Placer
dedans
marmite
Les marmites, les trous et les failles sont à prospecter avec attention,
en général bien plus riches que les classiques placers d'alluvions.
Failles
•Chute d'eau:
Les marmites situées sous une chute d'eau sont génératrices de dépôts
qui peuvent s'accumuler, retenus sous les grosses pierres.
•Racines, herbes et mousses :
La végétation inondée par une crue travaille comme une moquette et
constitue un excellent piège retenant minéral lourd.
Placer d’alluvions, plus concentré dans les racines de la
végétation.
•Matériel d'orpaillage sur un placer :
Une pelle
le tamis
une batée
ou
un pan
4- Sables lourds :
Le lavage des alluvions d'un cours d'eau au pan, ou à la batée a pour
but d'éliminer les graviers et sables classiques
pour concentrer les
minéraux de densité plus importante appelés sables lourds.
Après élimination des sables classiques, on obtient un concentré de
sables lourds ; C'est caché sous ces sables lourds que l'on retrouve les
divers minéraux de forte densité.
La présence de sables lourds au fond de la batée indique que le
prélèvement d'alluvions a bien été fait sur un placer.
5/ Les caractéristiques des sables lourds ( minéraux lourds) :
• la couleur des sables lourds :
Ces sables lourds ont généralement une couleur dominante:
des minéraux opaques
Sable lourds noirs
Sable lourds roses et rouge,…
essentiellement chargés
par des minéraux ferreux
dominant le Grenats, Tourmaline
(Magnétite,
Hématite,
Ilménite, …..).
des minéraux transparents
Sable lourds
bruns, blanc, et
incolore…..
chargés par
zircon,
Barytine,…
La densité des minéraux lourds :
• La densité est une propriété importante des minéraux.
• Dans la plupart des cas, le minéral est sous pesé à la main et une
évaluation sommaire est faite.
• Il est possible de faire des mesures quantitatives soit sur des grains ou
sur un cristal.
• La densité
est relative à l’eau ayant une densité de 1 g/cm
offre l’avantage de ne plus avoir besoin d’exprimer les unités.
3
ce qui
Tab: les densités et les formules chimiques de quelques minéraux
lourds communs dans les placers.
Minéral
Densité
Formule chimique
Tourmaline
3,00 - 3,25
Na (Mg, Fe+2,Mn , Li, Al)3 Al (Si6O18) (BO3)3(OH,F)4
Apatite
3,1- 3,35
Ca5 (PO4)3 (OH, F, Cl)
Hornblende
(amphibole)
Andalousite
3,02- 3,45
(Na, K)0-1 Ca2 (Mg, Fe+2,Fe+3, Al)5( Si6-7 Al 2-1O22) (OH,F)2
3,13- 3,16
Al2O (Si O4)
Enstatite
(pyroxène)
Diamant
3,21
(Mg, Fe+2) (Si O3)
3,5- 3,52
C
Anatase
3,82- 3,97
Ti O2
Almandin
(grenat)
Hématite
4,1- 4,3
Fe3+2Al (Si3 O12)
4,2- 5
Fe2 O3
Rutile
4,23- 5,5
Ti O2
Zircon
4,6- 4,7
Zr (SiO4)
Cassitérite
Or
6,98- 7,02
15,6- 19,3
SnO2
Au
La dureté des minéraux lourds:
• En raison de leur grande résistance aux agents de transport et
à
l'abrasion (l’endex ZTR), le zircon (dureté 7,5), la tourmaline (dureté =7
à 7,5), et le rutile (6 à 6,25) sont les minéraux lourds les plus fréquents
dans les roches sédimentaires détritiques (minéraux ubiquistes).
• Les autres minéraux, plus fragiles, proviennent généralement de
l'érosion des roches métamorphiques.
La susceptibilités magnétiques :
• Si les minéraux sont attirés par le champ magnétique ils sont dits
paramagnétiques , et s’ils sont repoussés, diamagnétiques.
• Les minéraux les plus fortement attirés par les champs magnétiques
sont ferromagnétiques et sont alors attirés par un aimant.
•Les autres doivent être attirés par de forts électro-aimants, tels le
séparateur isodynamique FRANTZ.
6) Les instruments utilisés pour l’identification des minéraux lourds
en laboratoire :
5-1 Les liqueurs denses :
Les liqueurs denses sont des solutions ayant de fortes densités dans
lesquelles il est possible de faire “flotter” les minéraux ayant des densités
inférieures.
Il existe deux liqueurs qui sont couramment utilisées, soit le:
• bromoforme (CHBr3) (densité 2.89) .
•l’iodure de méthylène (CH2I2) (densité 3.3) .
5-2 L’aimant :
• Il s’agit d’un simple aimant à main.
• Le plus efficace pour éviter l’adhérence des minéraux sur l’aimant est
un aimant dans une enveloppe d’aluminium qui se déplace sur un axe.
• Autrement il est préférable d’emballer l’aimant dans un papier pour
pouvoir décoller les minéraux facilement.
• Le principal minéral qui est récolté avec cet outil est la magnétite.
• Il est impératif d’exécuter cette étape avant d’utiliser le FRANTZ
autrement les minéraux vont adhérer aux parois du séparateur pour être
difficilement extractibles.
5-4- l’identification a la loupe binoculaire :
5-3 Le séparateur électromagnétique (Frantz isodynamique) :
• L'examen des minéraux à la loupe binoculaire est particulièrement
Elles consistent à séparer les minéraux avec un champ magnétique
instructif sur le type de minéraux récoltés.
selon leurs susceptibilités magnétiques.
• Il est donc utile de ramener des fonds de batée pour un examen
approfondi et un tri à la binoculaire, qui permet d’une observation de
nombreux gemmes et métaux précieux sont des minéraux de placers.
• La loupe binoculaire est insuffisante pour identifier certaines espèces
minérales.
•Il faut alors recourir à la diffraction des rayons X, ou rechercher la
composition chimique à l'aide d'un système d'analyse monté sur un
microscope électronique à balayage.
7/ c’est quoi l’objectifs de cette étude ???:
L’étude des roches sédimentaires, de leur répartition horizontale et
verticale, de leur abondance, de l’ensemble de leurs caractères
lithologiques et paléontologiques ou faciès , et leur comparaison avec les
sédiments actuels, permet de retracer l’histoire d’un bassin et du
continent adjacent; elle fournit un «film» des événements.
On peut, par exemple, déterminer la vitesse de la sédimentation (et donc
l’érosion concomitante), l’origine des sédiments, et les conditions dans
lesquelles ils se sont déposés. la stratigraphie évolue dans le double cadre
de l’espace et du temps [cf. STRATIGRAPHIE].
Les études des minéraux lourds se limitaient, avec plus ou moins de succès,
à la détermination de l'origine des sédiments, il est apparu que l'on pouvait en
tirer davantage d'informations dans d'autres domaines de la géologie grâce aux
progrès de la méthode.
À partir des associations de minéraux lourds présents dans un sédiment,
on peut restituer la direction et le sens des paléo courants qui alimentaient un
bassin sédimentaire.
La présence de un ou plusieurs minéraux lourds, dits « satellites », dans
les alluvions d'un cours d'eau peut être caractéristique d'un minerai donné.
Ainsi, la prospection minière permet, par les études des alluvions de rivières
actuelles, de remonter jusqu'à des gisements productifs.
Les différents minéraux lourds que l'on retrouve dans les sédiments
sont souvent distinctifs et constituent une source d'information pour
interpréter la stratigraphie des sédiments.
L‘étude des plages et des cordons littoraux est beaucoup plus
fragmentaire que celle des vases littorales malgré la présence des
minéraux lourds qui sont d’excellents traceurs de l’origine des
dépôts (Imbrie et Van Andel, 1964 ; Pomerol, 1968 ; Lapierre, 1970 ;
Jones et Davies, 1979).
Des questions ?????