CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE
1.4. Généralité sur la géologie du diamant
1.4.1. Formation du diamant
L’origine du mot diamant est liée à sa grande dureté. Du grec adamas, qui signifie indomptable, la dureté du diamant est sans égale et, de ce fait, le diamant semble impérissable. On connaît le diamant depuis l’antiquité et ceci à travers de multiples civilisations. C’est en 1793 que Lavoisier découvrit la composition du diamant.
Figure 7 : Présentation de deux diamants bruts de 15,96 ct (Photo A) et 4,82 ct arrondi (Photo B), de morphologies différentes. Photos de Robert Weldon.
Le diamant est composé seulement de l’élément carbone C (Hershey, 1940), avec parfois des traces d’azote (jusqu’à 0,20%) et autres impuretés (Bruton, 1978). Il diffère néanmoins des autres formes de carbone, tel le graphite ou les nanotubes, par sa structure cristalline.
A B
0 1 mm
0 1 mm
Pour que le carbone se transforme en diamant (Figure 10), il faut que les conditions de pression et de température soient très élevées, entre 45 et 60 kbar, et entre 900°C et 1300°C, ainsi qu’à de grandes profondeurs (Figure 11), entre 150 et 200 kilomètres (Sautter, et al., 2002). Cependant suite à l’analyse de certaines inclusions, il a été démontré que parfois les profondeurs peuvent être supérieures, allant jusqu’à 400 kilomètres, voire 2900 km. Les multiples concours de circonstances nécessaires à l’acheminement des diamants vers la surface de la Terre expliquent que les gisements diamantifères se retrouvent à la surface des plus anciens continents, on parle de cratons archéens, dont l’âge est supérieur à 2,5 milliards d’années. Les diamants sont de vieux minéraux dont l’âge pour la plupart se situe entre 1 et 3,3 milliards d’années (Koivula, 2000). La kimberlite et la lamproïte sont des roches d’origine ignée, qui proviennent des profondeurs du manteau terrestre. Ces deux roches ne sont pas responsables de la formation du diamant mais seulement de son transport vers la surface.
Les diamants se forment ailleurs, dans d’autres roches : les péridotites et les éclogites (Harris, 1992). Les gisements de kimberlite et de lamproïte sont des gisements primaires qui se présentent sous forme de cheminées volcaniques. Les gisements primaires sont les « roches mères » qui sont hôtes du diamant, tandis que les gisements secondaires résultent de l’érosion de ces roches et de la concentration des diamants libérés dans des roches ou dans des dépôts spécifiques.
1.4.2. Les différents types de gisements
1.4.2.1. Les gisements primaires
Les gisements primaires sont constitués par les pipes et les dykes (Figure 11) qui contiennent des roches kimberlitiques ou lamproïtiques. Le cratère est composé de deux types de kimberlite (Mitchell, 1986): Pyroclastique constituée de tufs déposés à la surface et Épiclastique constituée de kimberlite pyroclastique érodée déposée à l’ouverture de la cheminée (Figure 11). Le diatrème se forme lors d’une éruption explosive dans la partie inférieure de la zone de racines. C’est avant et pendant l’éruption que se forme la zone de racines par cristallisation du magma sous le diatrème (Kirkley, et al., 1992).
Figure 8 : Modèle schématique d’un système magmatique de Kimberlite, illustrant la relation entre les facièces de cratère, diatrème et hypabyssal (non à l’échelle). Le faciès hypabyssal inclut les sills, les dykes, la zone de racine et
le « blow ». Modifié d’après Mitchell (1986)
La figure 12, montre bien les différents environnements de mise en place des kimberlites et les différents modèles qui peuvent expliquer la présence ou non de diamant à l’intérieur d’un magma kimberlitique (Kjarsgaard, 1996). L’emplacement du champ de stabilité du diamant et le passage d’un magma échantillonnant des fragments diamantifères sont la clé de toutes kimberlites
Pipe 0
150 Km
300 Km
Figure 9 : Coupe schématique d’un craton archéen et d’une ceinture mobile périphérique qui montre les régions sources de magmas kimberlitiques, les roches sources des diamants et les trajets d’ascension du magma kimberlitique. Les kimberlites d’origine asthénosphérique peuvent ne pas contenir de diamant (K1) ou contenir des
diamants (K2,K3 et K4). Les trajets d’ascension du magma lamproïtique de sources lithosphérique sont désignés par les codes L1 (stérile) et L2 (diamantifère). (Kjarsgaard, 1995 ; Mitchell, 1991)
Ce sont les gisements primaires qui sont généralement l’objet d’exploitation industrielle.
Les opérations d'exploitation se font d'abord à ciel ouvert, puis il arrive qu'elles se poursuivent par le creusement de puits parallèles au volcan, à partir desquels sont percées des galeries vers le filon diamantifère. Dans d'autres cas l'exploitation se poursuit à ciel ouvert, créant une carrière plus ou moins important à la surface de la terre.
1.4.2.2. Les gisements secondaires ou « placers »
Les gisements secondaires ou « placers » se créent au fil du temps, les agents atmosphériques érodent les cheminées volcaniques et altèrent la roche kimberlitique, ce qui la rend plus molle. Au fil des intempéries les diamants se détachent et sont entraînés par les eaux de ruissellement, les ruisseaux et les fleuves, ils sont dispersés ainsi tout au long de leur parcours. La
distance parcourue, très variable, peut être parfois considérable puisqu’il arrive qu’ils soient entraînés jusque vers les plages ou au fond des mers. Les sédiments diamantifères se subdivisent en dépôts éluviaux, colluviaux et alluviaux.
Les dépôts éluviaux se développent in situ à partir de l’altération de la roche source principale.
On est en présence d’une accumulation de débris de roche in situ à partir de l'altération de la roche source primaire.
Les dépôts colluviaux sont constitués de roches érodées qui ont été transportées vers le bas par la gravité, et se trouvent généralement au pied des pentes. On est en fait en présence de roches désagrégées, hétérogènes et non cohérentes de sol ou des fragments de roches déposées au pied des pentes par les mouvements de terrain (rapport de forces gravitationnelles) (Gary, et al., 1972).
Les dépôts alluviaux ont été transportés en aval de leur roche mère par les systèmes fluviaux, et finissent par se déposer sur des surfaces.
Figure 10 : Schéma montrant le niveau de répartition des trois types de dépôts diamantifères dans un gisement secondaire.
L’exploitation des gisements secondaires est quant à elle beaucoup plus artisanale. Ces gisements résultant de l’érosion des volcans, les diamants sont éparpillés sur des zones extrêmement vastes. Leur exploitation peut se faire alors dans le lit des rivières où la vase bloque les diamants au gré du courant.
Les pierres les plus petites sont ainsi emportées plus loin que les pierres les plus lourdes.
1.4.2.3. Particularité des gîtes alluvionnaires de diamant Dépôts éluviaux
Dépôts colluviaux
Dépôts alluviaux Veine diamantifère
Le gîte alluvionnaire est un terme général pour l'argile, le limon, le sable, le gravier ou tout matériau similaire non consolidé détritique déposé au cours des temps géologiques relativement récents par un ruisseau ou une rivière, tels que des sédiments homogènes ou semi-homogènes dans le lit, la plaine inondable, ou le delta d’un cours d'eau (Gary, et al., 1972). Les gisements de diamants alluviaux sont généralement constitués de couches stériles (argiles) et de gravier. Il peut y avoir plusieurs couches de gravier dans un dépôt, mais ils ne sont pas tous diamantifères. Ceci est lié au fait que pendant le transport, les matériaux les plus lourds (tels que les diamants) se concentrent dans cette couche.
Figure 11 : Profil schématique de la géomorphologie des plaines inondables, montrant des dépôts de plateaux d'alluvions et de terrasses (Chirico, et al., 2010)
C’est d’ailleurs ce type de gisement objet d’exploitation artisanale, à petite échelle, qui nous intéressera tout au long de notre étude. Actuellement, la vaste majorité de l’exploitation artisanale des gisements alluviaux dans les pays de l’UFM est effectuée par des petits groupes d’exploitants qui utilisent des techniques non rentables et des outils rudimentaires, dans les dépôts alluviaux et qui causent souvent des dégâts environnementaux majeurs.
Les dépôts alluviaux secondaires ont différentes épaisseurs de couche stérile, mais en général, les terrasses supérieures ont les plus minces couches stériles, suivies des terrasses inférieures et des plateaux alluviaux. L’épaisseur des couches stériles en Afrique occidentale peut varier de quelques centimètres à plus de 30 mètres.