V.6 Géochimie des éléments majeurs
et en trace
La géochimie des éléments majeurs et mineurs
est faite sur base des analyses chimiques. Le gisement primaire étant
d'origine sédimentaire, la normalisation s'est faite sur base du PAAS
(Post Archean Australian Shale).
V.6.1 Géochimie des éléments
majeurs
Observations
On observe d'une part que les échantillons sains ont une
teneur non négligeable en oxyde de manganèse, une perte au feu
élevée, et une part non négligeable de carbone organique ;
et d'autre part des teneurs proche de zero pour les autres oxydes,
excepté le SiO2 et le Al2O3 qui sont en proportion
supérieur à 1 mais qui reste faible (figure V.6.1.1).
Roches saines
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100 90 80 70
60 50 40 30 20
10 0
|
|
K 55
K 67
|
SiO2 Al2O3Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O TiO2 P2O5 LOI
C
Oxydes
Figure V.6.1.1 : Diagramme de pourcentage des
éléments majeurs des échantillons sains
Sur le diagramme des échantillons altérés
(figure V.6.1.2), on observe des profils quasi
similaires, une forte concentration en monoxyde de
manganèse MnO, alors que les
concentrations des autres oxydes restent relativement basses.
Roches altérées
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100 90 80 70
60 50 40 30 20
10 0
|
|
KIS 1-30
KIS 1-58
KIS 1769 RG
KIS 13200 RG
KIS 13201 RG
|
29
SiO2 Al2O3Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O TiO2 P2O5 LOI
C
Oxydes
Figure V.6.1.2 : Diagramme de pourcentage des
éléments majeurs des échantillons altérés
Discussion
Les échantillons voient clairement leur teneur en MnO
augmenter en partant de la partie saine vers la partie oxydée du
gisement. Cet enrichissement a comme corollaire une augmentation de la
concentration en K2O, lié à La néoformation de la
cryptomélane. Les autres oxydes ne montrent pas de variations
significatives qui méritent d'être évoquées. La
perte au feu
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disparait avec la disparition des minéraux contenant des
radicaux OH ou H2O, et la disparition des matières organiques. Le
carbone organique disparait car la matière graphiteuse riche en carbone
organique comme vu précédemment n'est présente que dans le
gisement primaire.
V.6.2 Description des profils de terres rares
Les terres rares (ou REE pour Rare Earth Elements) constituent
une famille de 15 éléments, depuis le lanthane (numéro
atomique 57) jusqu'au lutécium (numéro atomique 71). Cette
famille est généralement divisée en deux sous-groupes :
les terres rares légères (du La à l'Eu) et les terres
rares lourdes (du Gd au Lu). Elle est aussi parfois divisée en trois
sous-groupes : les terres rares légères (du La au Nd), les terres
rares intermédiaires (du Sm au Tb) et les terres rares lourdes (du Dy au
Lu).
Les REE présentent des propriétés physiques
et chimique similaires, d'où l'intérêt de les utiliser pour
déterminer les processus géologiques.
L'existence de degrés d'oxydation +II et +III pour
l'Europium et de +III et +IV le cérium entraînent des
différences de comportement de ces deux REE par rapport à leurs
voisines immédiates. Ainsi, des anomalies positives ou négatives
résultant de ces changements d'état d'oxydation peuvent
apparaître dans les spectres de REE. Ces anomalies sont
quantifiées en calculant le rapport entre la concentration
normalisée de l'élément dans l'échantillon et la
concentration normalisée que devrait avoir cet élément
dans l'hypothèse où aucune anomalie positive ou négative
n'existerait. Pour le Ce et l'Eu, les rapports Ce/Ce* et
Eu/Eu* s'expriment de la manière suivante :
Où Ce et Eu représentent la concentration en Ce et
Eu de l'échantillon,
Ce* représente la concentration hypothétique eu
Ce que devrait avoir l'échantillon (concentration interpolée
à partir du La et Pr) s'il n'y avait pas d'anomalie en Ce,
Eu* représente la concentration hypothétique eu
Eu que devrait avoir l'échantillon (concentration interpolée
à partir du Sm et Gd) s'il n'y avait pas d'anomalie en Eu.
Un rapport supérieur à 1 indique une anomalie
positive alors qu'un rapport inférieur à 1 indique une anomalie
négative. Un rapport égal à 1 témoigne d'une
absence d'anomalie.
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V.6.2.1 Roches saines
Observations
Les échantillons K 55 et K 67 partagent des profils forts
semblables. Leurs teneurs en REE sont inférieures à celles du
PAAS, et sont également comprises entre 0,07 et 49,4 ppm. Ils sont
presque autant enrichis en terres rares légères que lourdes
(profil quasi plat), avec un rapport La/Yb de 1,90 pour le K 55 et de 0,669
pour le K 67. Ils montrent tous les deux une anomalie positive en Ce, et
l'échantillon K 67, une anomalie positive en Eu moins prononcée
(figure V.6.2.1). Cette similitude est due au fait que ces deux
échantillons contiennent les mêmes phases minérales.
Figure V.6.2.1 : Profil des terres rares des roches saines (K 55
et K 67).
Discussion
Sous des conditions normales de température et de
pression, les terres rares se trouvent principalement sous le degré
d'oxydation +III. Leurs rayons ioniques varient alors continûment. Il
existe cependant deux exceptions :
- Sous certaines conditions réductrices et à
température élevée, l'europium existe sous le degré
d'oxydation +II. Lors de la pétrogenèse, en particulier,
Eu2+ peut se substituer à des atomes de charge 2+ de rayon
ionique proche (tel le Ca2+). On parle alors d'anomalie positive ou
négative qui peut laisser une signature naturelle sur les
matériaux d'altération de ces roches.
- Sous certaines conditions oxydantes, le cérium Ce3+
est oxydé en Ce4+. Ces conditions se présentent
surtout en milieu marin. Certaines roches sédimentaires peuvent alors
être marquées par une anomalie en cérium positive ou
négative.
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Dans notre cas, l'anomalie en Europium peut être
interprétée comme d'autant plus marquée que
l'échantillon est riche en éléments 2+ (calcium,
magnésium, fer, zinc, manganèse). L'anomalie en Cerium serait due
aux conditions assez oxydantes à l'endroit où ont
été prélevés les échantillons.
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