terres rares dont:
trois grands types magmatiques, avec des minéralogies spécifiques:
les carbonatites à carbonate de TR (bastnaesite)
les magmas alcalins à silicates de TR (eudyalite, catapléite, et de nombreux autres silicates à Zr, TR)
les pegmatites et magmas felsiques à monazite (TRPO4)
les gisements de phosphates générés sous différentes conditions
les gisements supergènes issus de la redistribution en subsurface à partir des concentrations magmatiques (latérites et régolithes sl).
La distribution des gisements au niveau mondial est particulièrement hétérogène. Si l’on prend l’Europe, les seules concentrations reconnues sont les suivantes : i) une intrusion alcaline, Norra Karr en Suède : des travaux préliminaires ont été réalisés à GeoRessources (Master de P. Martz, dir. MC Boiron) ce qui devrait permettre au moins des points de comparaison avec d’autres intrusions du même type, ii) les intrusions alcalines du Groenland (Illimausacq, Kvanefjeld) dont il existe un échantillonnage historique au CREGU. En France et en Belgique, il existe des concentrations faible teneur (monazites grises de Bretagne et Belgique) sur lesquelles travaillent déjà le BRGM et les équipes belges.
Beaucoup de domaines sont en prospection à l’échelle mondiale, mais on peut déplorer la relativement faible implication des industriels européens. Pour la France, on signalera le prospect Nb-Ta-U (TR) de Mabounie (Gabon, Société Eramet).
A l’échelle mondiale une grande partie des travaux portent sur des carbonatites affleurantes, soit en conditions d’altération supergène (Madagascar, Gabon, Australie), soit sous conditions beaucoup moins hydrolysantes pour les porteurs de TR, soit des concentrations relativement préservées (Prospection dans le Grenville, Québec, par exemple).
Mobilité des terres rares dans la lithosphère – Etat de l’art
Les TR, du La au Lu, ont des propriétés chimiques
très voisines. Dans les conditions naturelles, elles se comportent comme un groupe cohérent d'éléments lorsqu'elles sont trivalentes. Cependant deux exceptions existent: (1) en conditions réductrices, l'Eu3+ peut acquérir l'état d'oxydation 2+ et, (2) en conditions oxydantes, le Ce3+ peut acquérir l'état d'oxydation 4+. Ce comportement particulier induit des anomalies dans la distribution de ces deux éléments dans différents milieux naturels. Dans les roches ignées et métamorphiques, la distribution de ces métaux de transition interne est essentiellement contrôlée par les minéraux accessoires dont la proportion est souvent inférieure au pour-cent (Fourcade et Allegre, 1981 ; Schaltegger et Krahenbuhl, 1990). Ceux-ci peuvent contenir de 60 à 90% du stock total des lanthanides et des actinides de la roche. Les minéraux accessoires porteurs de TR les plus courants sont la monazite, le xénotime, l'allanite, l'apatite, le sphène, l'uraninite, la thorite et le zircon mais d'autres espèces peuvent être rencontrées, en particulier dans les roches alcalines.
Dans ces minéraux accessoires, les TR sont fractionnées différemment (Fleischer et Altschuler, 1969). La monazite, l'apatite et l'allanite concentrent préférentiellement les TR légères tandis que le xénotime et le zircon concentrent les TR lourdes. Les TR sont généralement sous forme trivalente dans les minéraux des roches ignées et métamorphiques. Cependant les feldspaths peuvent accueillir dans leur structure l'Eu2+ en substitution du Sr2+. Dans le reste des minéraux majeurs, les teneurs en TR sont très faibles.
Altération des stocks magmatiques primaires
Le stock initial en terres rares dans les trois faciès magmatiques principaux est le suivant:illustre le stock initial magmatique (ou métamorphique) en terres rares portés dans les trois facies magmatiques les plus riches en terres rares:
Les roches felsiques ou leurs dérivés (sédiments contenant des accessoires détritiques, et tous les équivalents métamorphiques), avec la monazite comme principal porteur,
Les roches alcalines siliceuses où les zirconosilicates sont les principaux porteurs,
Les carbonatites, où les carbonates sont les porteurs de TR
Les roches alcalines (magmas silicatés ou carbonatites) ne constituent qu’une faible partie du volume de la lithosphère et leur stock élémentaire contribue assez peu aux transferts globaux. Par contre, elles constituent des anomalies géochimiques localisées, voire des concentrations magmatiques de TR, qui restent difficiles à valoriser lorsque les roches sont saines (énergie à mettre en oeuvre pour le broyage, faible contenu en bastnaesite ou en eudyalite - sauf cas exceptionnel, lié soit au volume minéralisé, soit à la concentration en TR). Par contre leur altération notamment dans les processus supergènes est à l’origine de réexpression minéralogique voire d’enrichissement en terres rares dans les régolithes (latérites en particulier), ce qui constitue une cible privilégiée pour l’exploration.
A partir de ces roches magmatiques, deux grands types de transferts de terres rares semblent être d’intérêt mais restent assez peu connus du point de vue des bilans de masse, et de l’aptitude des terres rares à être reconcentrées ou transportées en fonction de la chimie des eaux percolantes (ligands):
a - les altérations des porteurs primaires dans les conditions de moyenne température (diagenèse à métamorphisme schistes verts)
b - Transferts des terres rares en conditions d’altérations superficielles (régolites)
3- Projet triennal Terre rares
De très nombreux travaux portent sur les gisements de terres rares sous plusieurs angles :
L’inventaire minéralogique et l’évaluation des réserves,
La géométallurgie, point clé pour les choix de traitement
On peut déplorer cependant l’absence de vision globale du cycle géochimique global des terres rares, depuis les concentrations jusqu’à leur redistribution parfois avec reconcentration en milieu hydrothermal ou superficiel, et à leur dissémination en milieu naturel ou anthropisé.
C’est typiquement le point d’attaque choisi par le labEx qui à la fois souhaite encourager une recherche transverse, pluri-disciplinaire et originale et pas nécessairement centrée sur un gisement en particulier.
L’objectif de ce projet est de
Développer une série complémentaire de projets multidisciplinaires si possible transverses sur les axes méthodologiques, qui cerne le cycle des terres rares dans et à la surface de la lithosphère
Résoudre des problèmes soit importants scientifiquement soit de fort intérêt pour le monde industriel, encore non résolus
Faire émerger une communauté « Terres rares » sur Otelo qui soit pleinement reconnue dans quelques années.
Ceci justifie le plan général transverse basé sur :
L’étude de deux grands chantiers géographiques, caractérisés par deux types de minéralisations Terres Rares, deux climats, deux stades contrastés dans l'exploitation (pre- et post- exploitation).
Plusieurs chantiers expérimentaux, analytiques ou méthodologiques
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