Echantillons de minéraux et minerais d’uranium

Nous avons choisi des échantillons de minéraux et minerais d’uranium provenant de trois contextes de formations différents : des minerais issus de gisements magmatiques ou dérivés de gisements magmatiques, des minerais provenant de gisements de grès sédimentaires et de phosphorites (Figures III-1 et III-2).

Les échantillons dans lesquels la minéralisation en uranium est d’origine magmatique sont représentés par dix minéraux et deux minerais. Les minéraux de France sont de natures cristallochimiques variées : autunite, torbernite, uranotile et schoepite, provenant du Massif Central et du Morvan. Dans ces gisements, l’uranium est dissous à partir de massifs granitiques et reprécipite dans des veines (dépôts liés aux granites (Ceyhan, 2009). Des épisodes de circulations de fluides hydrothermaux superficiels à basses températures ont ensuite remobilisés l’uranium, qui a ensuite précipité pour former ces différents minéraux (AREVA-Bessines, 2004; Chevremont et Lemière, 1983; Condomines et al., 2007; Marignac et Cuney, 1999). Les autres minéraux d’origine magmatique sont principalement des pechblendes (Maroc, Tanzanie et RDC), ainsi qu’une samarskite (Canada). Le minerai MIN D est une mylonite de granite et graniodiorite contenant de la pechblende, mais dont la provenance est inconnue.

Les échantillons de grès sont principalement composés de pechblendes et de coffinites où l’uranium transporté dans des fluides oxydants a précipité au contact d’un environnement réducteur. La lodevite provient d’un gisement de grès du bassin permien de Lodève en France. L’uranium contenu dans les granites du Massif Central a été dissous, transporté et piégé dans les faciès réducteurs des grès. Il a ensuite été remobilisé par des fluides hydrothermaux et précipité dans des fractures formées suite à une tectonique extensive. Les principales minéralisations sont de la pechblende et de la coffinite (Mathis et al., 1990). Le grès provenant de Mongolie est un gisement exploité par In-Situ-Recovery (ISR). En Mongolie, les gisements exploités par cette méthode sont de type roll-front, mais la provenance de la mine n’est pas connue. Au Gabon, tous les gisements d’uranium sont des grès (Ceyhan, 2009). Cependant, la provenance de notre échantillon est inconnue.

49 Les minerais de grès du Niger vont nous permettre de déterminer s’il existe une variabilité des compositions isotopiques du Mo au sein de gisements homogènes. La source de l’uranium et du molybdène provient du lessivage hydrothermal des massifs granitiques et volcaniques alentours, pour des températures entre 85 et 175 °C (Forbes et al., 1984; Pagel et al., 2005; Turpin et al., 1991). L’uranium est transporté puis piégé dans les grès d’un vaste bassin sédimentaire, au contact de matière organique détritique (Ceyhan, 2009). Les six échantillons que nous possédons ont été échantillonnés dans plusieurs mines, qui sont situées dans deux niveaux stratigraphiques différents et localisées sur un axe nord-sud de 20 km environ (Annexe A). L’un des niveaux est exploité par l’usine de traitement de la SOMAÏR (Société des Mines de l’Aïr) et l’autre par l’usine de traitement de la COMINAK (Compagnie Minière d’Akouta). Les échantillons dont les localisations dans la mine sont connues ont été prélevés par Pons (2015). Un échantillon provient de la mine de Tamgak, et trois proviennent de la mine d’Ebba Nord (Figure III-2). Ces derniers ont d’ailleurs été prélevés à plusieurs centaines de mètres de distance. Les deux autres échantillons ont été prélevés dans les usines de la COMINAK et SOMAÏR, mais leurs localisations sont inconnues.

L’échantillon uranifère issu d’une calcrète de la mine de Langer Heinrich en Namibie contient de la carnotite, dont l’uranium aurait été lessivé à partir d’un massif granitique à proximité, et aurait précipité sous forme de carnotite (Iilende, 2012).

Les deux échantillons de phosphorites sont de natures continentale (Bakouma, République Centrafricaine) et marine (Jordanie). Ces gisements sont formés à basse température <50 °C, et l’uranium est présent sous forme d’apatite ou fluoroapatite. Des autunites et torbernites peuvent être également présentes. Le gisement continental de Bakouma peut être considéré comme un paléo-karst : il est constitué d’un mélange de grès, d’argiles, de carbonates et de quartzites (Gony, 1971). Le gisement marin de Jordanie s’est formé au Crétacé lors du plus grand épisode de dépôt de phosphorites, notamment dans la zone Est de la Méditerranée et au Nord de l’Afrique. Les apatites sont contenues dans les phosphorites mais le gisement est également constitué de calcaires, de cherts, de concrétions d’huitres, de marnes riches en matière organique, etc. (Abed, 2011).

Les échantillons qui nous ont été fournis par AREVA étaient déjà sous forme de poudre. Pour les autres minéraux et minerais d’uranium, nous avons développé un protocole de broyage dans un sac à gants (Glovebag X-27-27 – Glas Col) (Figure III-3, Annexe B). Les échantillons sont concassés dans le sac à gants avec un trimmer. Les morceaux sont ensuite triés afin de séparer le minéral de sa gangue dans le cas des minéraux. Les échantillons sont finalement broyés dans un mortier en agate puis stockés dans des flacons en plastique.

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Tableau III-1 : Minéraux d’uranium analysés dans cette étude.

Nom Minéralogie Formules structurales Région minière et provenance Nature du gisement Références JU-1 Autunite Ca[(UO2)(PO4)]2(H2O)11 Le Brugeaud, Bessines, France Magmatique (veines) + lessivage de

faible température

Condomines et al. (2007)

JU-6 Samarskite (YFe³⁺Fe²⁺U,Th,Ca)2(Nb,Ta)2O8 Maisonneuve, Canada Magmatique (pegmatites) Ellsworth (1928)

JU-10 Pechblende UO2 Inconnue - -

JU-11 Pechblende UO2 Haut Atlas de Marrakech, Maroc - -

JU 12 Autunite Ca[(UO2)(PO4)]2(H2O)11 Les Oudots, Morvan, France Magmatique (granite) + lessivage de faible température

Cadoret (2010)

JU 13 Autunite Ca[(UO2)(PO4)]2(H2O)11 Compreignac, Haute Vienne, France Magmatique (leucogranites, veines) + lessivage de faible température

Leroy (1978)

JU 14 Torbernite Cu[(UO2)(PO4)]2(H2O)12 Entraygues/Truyères, Aveyron, France Magmatique (leucogranites) + lessivage de faible température

Chevremont et Lemière (1983)

JU 15 Uranotile CaO.2UO3.2SiO2.(H2O)7 Margnac, Haute Vienne, France Magmatique (leucogranites, veines) + lessivage de faible température

Leroy (1978)

JU 16 Lodevite Zn(UO2)2(AsO4)2(H2O)10 Rivièral, Lodève, France Grès Cadoret (2013) ; Mathis et al. (1990)

JU 17 Pechblende UO2 Inconnue - -

JU 18 Pechblende-Uraninite

UO2 Morogoro, Tanzanie Sédimentaire Ceyhan, 2009

JU19 Schoepite UO3.2H2O Margnac, Haute Vienne, France Magmatique (leucogranites, veines) + lessivage de faible température

Leroy (1978)

UCB-1 Uraninite UO2 Inconnue - -

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Tableau III-2 : Nature des minerais d’uranium de cette étude.

* Provenance géographique inconnue.

Nom Nature Minéralogie Région minière et pays Fournisseur

MIN D Granite Pechblende Inconnue CETAMA*

Nam_1 Calcrète Carnotite Trekkopje, Namibie AREVA SEPA

Niger_COM1 Grès Pechblende, oxydes U-Ti, coffinite COMINAK, Niger AREVA SEPA

Niger COM_TP013 Grès Pechblende, oxydes U-Ti, coffinite COMINAK, Ebba Nord, Niger Université Paris-Sud, Orsay Niger_ COM_TP016 Grès Pechblende, oxydes U-Ti, coffinite COMINAK, Ebba Nord, Niger Université Paris-Sud, Orsay Niger COM_TP020 Grès Pechblende, oxydes U-Ti, coffinite COMINAK, Ebba Nord, Niger Université Paris-Sud, Orsay

Niger SOM1 Grès Pechblende, oxydes U-Ti, coffinite SOMAÏR, Niger AREVA

Niger SOM_TP038 Grès Pechblende, oxydes U-Ti, coffinite SOMAÏR, Tamgak, Niger Université Paris-Sud, Orsay

MIN E Grès Pechblende, coffinite Inconnue CETAMA*

Gabon_1 Grès Pechblende, coffinite Gabon AREVA SEPA

Mong_1 Grès Pechblende, coffinite Mongolie AREVA SEPA

RCA_1 Phosphorite Apatite Bakouma, République Centrafricaine AREVA SEPA

Jordan_1 Phosphorite Apatite Jordanie AREVA SEPA

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Figure III-1 : Photographies macroscopiques et microscopiques de quelques minéraux d’uranium de cette étude.

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Figure III-2 : Photographies de certains échantillons du Niger.

a) Vue d’ensemble de la partie de la mine d’Ebba Nord au Niger où a été prélevé l’échantillon Niger_COM_TP013 (b). Le gisement est localisé à la base d’un ancien chenal contenant des grès (Annexe A). La minéralisation uranifère est de la pechblende (noir). Le front oxydant est composé de grès à hématite (rouge) et goethite (jaune). c) Echantillon Niger_COM_TP038 prélevé fans la mine de Tamgak au Niger.

Figure III-3 : Broyage des échantillons dans un sac à gants (Glovebag X-27-27 – Glas Col).

A gauche : Illustration montrant l’utilisation d’un sac à gants. A droite : Broyage de l’échantillon JU-1 (Autunite) dans un mortier en agate, à l’intérieur du sac à gants.

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