Caractérisation des composants majeurs de la minéralogie des roches du bassin, des sédiments des cours d’eau et des déchets miniers par diffraction de rayons

Les minéraux majeurs des sédiments de fonds des ruisseaux et des déchets miniers ont été étudiés par diffraction aux rayons X (DRX) sur 49 échantillons. Cette analyse considère la composition minéralogique des roches des principales unités géologiques de la région étudiée (Tab. III.V), de la minéralisation des mines correspondantes, mais également des sédiments des cours d’eau drainant le bassin (fraction inférieure à 2 mm). La minéralogie des sédiments des cours d’eau du Val de Milluni varie du nord au sud en accord avec les différentes unités géologiques le long de la vallée. Pour une meilleure compréhension, les résultats sont présentés selon le secteur où ils ont été récoltés.

III.2.1.2.1 Minéralogie des roches des différents unités géologiques et roches minéralisées du Val de Milluni

La minéralogie des unités géologiques du bassin est résumée dans le tableau III.V ; elle est en accord avec les descriptions géologique et minéralogique de la région effectuées par Lehmann (1978). La chlorite est présente dans toutes les unités car elle est un produit minéralogique du métamorphisme régional. Les unités cambro-ordoviciennes (Amurata, Cancariñí, Uncía) sont notamment des grés marins, avec une forte présence de quartz. L’unité silurienne Cataví présente des minéraux liés à la minéralisation de la mine dont elle est porteuse. La minéralogie du granite à deux micas (muscovite et biotite) de Huayna Potosí est conforme à ce type de roche, où la chlorite est probablement un produit d’altération des biotites. Les résidus miniers en blocs étudiés par microscopie de réflexion, ont été également soumis à la diffraction des rayons X. Les minéraux trouvés sont en accord avec ceux évoqués précédemment (pyrite, quartz, sidérite, sphalérite et arsénopyrite), mais la DRX a aussi permis de révéler la présence de stannite et de magnétite.

Tableau III.V. Description minéralogique des roches des unités géologiques principales du Val de Milluni, issue de la diffraction par rayons X. NB : Fm., Formation ; (t), en trace.

Unité géologique Principaux minéraux

Fm. Amutara quartz ; muscovite ; plagioclase ; chlorite Fm. Cancariñi quartz ; muscovite ; plagioclase ; chlorite Fm. Uncía quartz ; chlorite ; muscovite ; plagioclase Fm. Cataví quartz ; pyrite ; muscovite ; chlorite ; stannite (t)

Granite Huayna Potosí quartz ; muscovite ; orthoclase ; chlorite ; albite ; anorthite Résidus miniers en blocs pyrite ; quartz ; sidérite ; sphalérite ; arsénopyrite ; stannite ; magnétite

Thèse de Doctorat de l’Université Toulouse III – Matías M. Salvarredy Aranguren 93 III.2.1.2.2 Minéralogie des sédiments des différents sédiments du secteur de Pata Kkota

La minéralogie du secteur de Pata Kkota, qui repose sur le granite de Huayna Potosí et les grés cambro-ordiviciens (Fig. II.8), est présentée dans le tableau III.VI. L’échantillon P1 reflète la composition du granite, notamment comme l’indique l’abondance de l’albite, en revanche P2 qui vient du ruisseau drainant le versant des grés présente une dominance d’orthose et de micas. L’exutoire du Lac de Pata Kkota (P5) reflète un mélange de ces minéralogies dominantes.

Tableau III.VI. Minéraux dominants dans les sédiments de fond des ruisseaux du secteur de Pata Kkota déterminés par DRX. L’ordre des minéraux reflète leur abondance qualitative.

Station Principaux minéraux

P1 quartz ; albite ; orthoclase ; anorthite ; muscovite ; chlorite ; illite P2 quartz ; orthoclase ; muscovite ; chlorite ; albite ; illite

P5 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite

III.2.1.2.3 Minéralogie des sédiments des différents sédiments du secteur de Jankho Kkota

La minéralogie des sédiments des cours d’eau du secteur de Jankho Kkota est relativement variée (Fig. II.4 ; Tab. III.VII), probablement en raison des multiples sources lithologiques différentes (Fig. II.2).

Les échantillons J5 et J7, situés rives gauche et droite respectivement, indiquent une composition similaire à celle du secteur de Pata Kkota. En revanche en J8, station d’échantillonnage à l’extrémité sud du Lac Jankho Kkota, la goethite s’ajoute à la minéralogie précédente. Ce minéral est un indicateur de l’influence de la Mine de Milluni dans ce secteur.

Tableau III.VII. Minéraux dominants dans les sédiments de fond des ruisseaux du secteur de Jankho Kkota déterminés par DRX. L’ordre des minéraux reflète leur abondance qualitative.

Station Principaux minéraux J5 quartz ; muscovite ; albite ; chlorite J7 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite J8 quartz ; muscovite ; goethite

III.2.1.2.4 Minéralogie des sédiments des différents sédiments du secteur de Ventanani (fond géochimique de la minéralisation), site minier du Milluni et secteur de Milluni Chico

Le tableau III.VIII concerne les secteurs de Ventanani, site minier de Milluni et de Milluni Chico. Il présente la minéralogie des sédiments de fonds et des déchets miniers du site minier de Milluni, mais aussi ceux du fond géochimique de la mine (V1). Parmi les sédiments de la rive droite (M7) qui ne sont pas affectés par des activités minières d’envergure, comme ceux de l’ancien site d’Allaico (M3)

précocement abandonné par rapport à la mine de Milluni. Les échantillons M1, M2, M4, M6, M8, M10 sont situés dans le secteur de la vallée fortement affecté par les opérations minières. Les sous-échantillons nommés M9 ont été recueillis dans un secteur de dépôt de stérile éloigné de la mine (Fig. II.8). Ces sous- échantillons (M9) sont des sels précipités pendant les périodes sèches, cette zone de prélèvement de M9 présentait plusieurs couleurs dans ces sels (Fig. III.8), ainsi les lettres font référence à des secteurs des couleurs différentes les sels « a » étant plutôt blancs ou bleu ciel, alors que « f » sont plutôt rougeâtres.

Les échantillons des sédiments situés hors du site de la Mine de Milluni (V1, M3, M7, Tab. III.VIII) ont un même type de composition minéralogique qui reflète une minéralogie proche de celle des unités géologiques sédimentaires environnantes, notamment des grés de l’unité de Catavi.

Tableau III.VIII. Minéraux dominants dans les sédiments de fond du secteur du Milluni Chico et du fond géochimique de la mine déterminés par DRX. L’ordre des minéraux reflète leur abondance qualitative. NB :

(t), en trace.

Station Principaux minéraux

V1 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite

M1 Quartz

M2 quartz ; pyrite ; sphalérite ; muscovite ; chlorite ; sidérite M3 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite

M4 quartz ; muscovite ; chlorite ; ferrihydrite et oxyhydroxides ; albite M6 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite ; jarosite ; anatase M7 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite

M8 quartz ; muscovite ; chlorite ; albite ; goëthite (t) M10 pyrite ; quartz ; sphalérite ; cassitérite ; sidérite

M9 (a) quartz ; pyrite ; sphalérite ; bohémite ; anatase ; analcime ; copiapite (t)

M9 (b) quartz ; pyrite ; sphalérite ; bohémite ; anatase ; analcime ; albite ; lepidocrocite ; copiapite (t) M9 (c) mélantérite ; sphalérite ; pyrite ; quartz (t)

M9 (d) rozénite ; mélantérite ; sphalérite ; pyrite ; diaspore ; quartz (t) M9 (e) quartz ; jarosite ; sphalérite ; schwertmannite ; muscovite

M9 (f) quartz ; jarosite ; schwertmannite ; marcasite ; orthoclase ; anatase

Dans l’effluent minier principal (M1), qui à vue d’œil présente des précipités ocres, on n’a pu identifier que le quartz comme seul minéral, probablement en raison de la forte concentration en Fe des oxydes en présence qui induisent une interférence dans la diffractométrie par effet de fluorescence du Fe. La station M2 est située à quelques centaines de mètres de l’échantillon M1 (Fig. II.5b) : son sédiment reflète la minéralogie primaire de la mine mélangée à celle des unités géologiques provenant du nord de la vallée. La station M4, qui est un autre effluent de la mine, indique la présence de ferrihydrite et d’oxyhydroxides de Fe. La minéralogie de déchets miniers (M10) est très semblable à celle décrite dans les déchets rocheux de la mine (microscopie par réflexion et DRX), et indique que ce point ne possède pas d’autres sources que celles liées à la minéralisation des sulfures de la mine (à la différence de M2). Les sédiments de fond, prélevés dans un petit cours d’eau qui traverse les déchets miniers lixiviés (M6, Fig.

Thèse de Doctorat de l’Université Toulouse III – Matías M. Salvarredy Aranguren 95 II.5d), sont composés par des hydroxydes de fer (notamment la jarosite) mélangés avec des minéraux propres aux unités géologiques de la vallée. La minéralogie de l’exutoire de la laquette de Milluni Chico sud (M8, Fig. II.5a) présente une composition majoritairement liée aux minéraux primaires des unités géologiques de la vallée, avec toutefois la présence d’oxydes de fer qui tracent l’influence de l’activité minière.

Finalement à plus d’un kilomètres des effluents de la mine, un stérile très fin (M9, sous- échantillons a à f, Fig. III.8) associé à des efflorescences, révèle une minéralogie complexe (Tab. III.VIII). Elle se compose de produits de minéraux issus de néoformation (rozénite et mélantérite), de minéraux primaires de la mine (pyrite, sphalérite, marcasite), mais aussi de minéraux issus des unités géologiques de l’amont de la mine (quartz, muscovite, orthoclase).

Figure III.8. Efflorescences apparues dans les déchets miniers éloignés (M9) de la mine, notez les différentes couleurs de sels qui ont suscité un échantillonnage minutieux.

III.2.1.2.5 Minéralogie des différents sédiments du secteur de Milluni Grande

Le tableau III.IX présente la minéralogie des échantillons du secteur de Milluni Grande (Fig. II.7). La plupart des stations se trouvent sur la rive gauche du lac Milluni Grande, à l’exception de G8 et G11.

Tableau III.IX. Minéraux dominants dans les sédiments de fond du secteur du Milluni Grande déterminés par DRX. L’ordre des minéraux reflète leur abondance qualitative.

Station Principaux minéraux

G3 quartz ; muscovite/illite ; goethite ; Fe oxyhydroxide (type ferrihydrite/ feroxyhite) ; albite T3 quartz ; muscovite/illite ; goethite ; chlorite

G6 quartz ; muscovite ; chlorite ; orthoclase ; albite G7 quartz ; muscovite/illite ; goethite ; chlorite

G8 quartz ; chlorite ; muscovite/illite ; Fe oxyhydroxydes ; goethite ; anatase (t) G11 quartz ; chlorite ; muscovite/illite ; albite ; microcline ; Fe oxyhydroxyde ; anatase (t)

La minéralogie de sédiments d’un cours d’eau affecté par l’exploitation des ardoises (G3) est enrichie en oxyhydroxides de fer. Dans une tourbière voisine (T3), le sédiment récupéré présente des minéraux primaires et de la goethite. La composition minéralogique de G6 est similaire à celles des unités sédimentaires, bien que la présence d’oxyhydroxides de fer mal cristallisés soit probable. La station G7 présente une composition minéralogique très voisine de celle de T3. Les sédiments du fond du lac de Milluni Grande (G8) à l’exutoire du système du Val de Milluni sont riches en silicates et produits d’oxydation du fer. Finalement, les sédiments récupérés après l’exutoire du système dans le canal fournisseur d’eau pour la ville de La Paz (G11), présentent une minéralogie de mélange entre minéraux primaires provenant des unités géologiques de l’amont de la mine via le canal by-pass (G9), et des oxyhydroxides de fer provenant du Lac Milluni Grande.

III.2.1.2.6 Synthèse des caractéristiques de la minéralogie des différents sédiments et des déchets miniers du bassin de Milluni

La synthèse des ces différentes caractéristiques minéralogiques d’amont en aval du bassin, sont présentées dans le tableau III.X, pour les trois compartiments principaux : secteur en amont de la mine (secteurs de Pata Kkota et Jankho Kkota – Upper Basin), secteur minier (secteur de Milluni Chico et fond géochimique de la mine – Mining Sector) et secteur en aval de la mine (secteur de Milluni Grande – Lower Basin).

Le secteur amont du bassin est riche en minéraux primaires (silicates). Le secteur minier est notamment caractérisé par la présence de sulfures et de minéraux d’altération tertiaire. Les minéraux tertiaires sont notamment composés par des oxyhydroxides de fer (amorphes et cristallins, jarosite et goethite) produits par une intense lixiviation. Durant la saison sèche, apparaissent des efflorescences de sulfates de fer, comme la mélantérite (Fig. III.8). Les sédiments en aval de la mine sont très riches en oxyhydroxides de fer, en mélange avec de silicates primaires et des minéraux accessoires (Tab. III.X).

III.2.1.3 Caractérisation de la minéralogie des sédiments des cours d’eau et des déchets