Géologie locale
La géologie locale d’Allou Kagne n’est qu’une portion de celle des plateaux de Thiès. La concession se situe à la bordure Ouest du grand synclinal sénégalais composé de terrains secondaires et tertiaires. Seul affleure ici l’Eocène recouvert par un placage de terrains plus récents qui le masquent en grande partie. On peut distinguer ainsi au-dessus des formations argilo-calcaires d’Eocène inférieur à Eocène moyen : Des dépôts sédimentaires d’âge Eocène moyen à plus récent constitués de phosphates de chaux, d’argile bariolée et de niveaux détritiques divers.
Un épais manteau d’altération fossile d’âge mal déterminé et constitué de phosphates d’alumine, de latérites phosphatées et de cuirasse ferrugineuse.
Les attapulgites d’Allou kagne se situent à la base de l’Eocène inférieur entre les calcaires karstiques du Paléocène et le recouvrement argileux à phosphate et gravions latéritiques de l’Eocène moyen. Elles intègrent ainsi le Membre de Tiemassas (« horizon de Tiemassas » de Elouard et al, 1966) de la formation de Thiès. Pour Tessier (1954), la puissance totale de cette assise dans la région de Thiès est de 130 m et se répartis de la base vers le haut en 25m d’attapulgites 75 m de marnes et 25-30 m de calcaire coupée de bancs marneux (figure 2). Un niveau de sable glauconieux ou de calcaire glauconieux altéré de faible épaisseur sépare le minerai du calcaire karstique du Paléocène qui constitue le mur. Nombreuses sont les inclusions de silex, de pouding et des poches latéritiques (spécifique à la zone non carbonatée) au sein du minerai.
Dans le gisement d’Allou kagne, les attapulgites carbonatées constituent un cas particulier de sédimentation carbonatée rapport au contexte régional car devenant plus carbonatées vers le bas. Cette sédimentation reste particulière comparée aux environs (Pout, Fouloum) où on a des attapulgites plus carbonatées vers le sommet (Elouard, 1966). Néanmoins cette situation reste locale dans la mine car elle ne s’observe pas les attapulgites non carbonatées.
Le faciès traduit un milieu de dépôt de plateforme externe à circalittoral. Les microfaunes présentes y caractérisent un milieu de dépôt de mer ouverte.
Les agrégats latéritiques phosphatés remaniés dans le recouvrement argileux proviennent de l’altération de l’Oligocène après la régression marine.
Du point de vu structural les attapulgites se concentrent tout autour du horst de Dias et leur surrection est due l’apparition dudit horst. A Allou Kagne ils s’étendent sur une bande délimitée à l’Est et à l’Est-nord-est par la faille de la cuesta de Thiès et à l’Ouest par les calcaires de Bargny. D’autres systèmes de failles de direction Est-ouest et une multitude de fractures sont à noter dans cette zone . La tectonique cassante y est prédominante mais on y observe localement quelques cas de plissement.
Généralité sur les Attapulgites
Les attapulgites sont des minéraux argileux magnésiens qui se présentent le plus souvent en fibres de 1 à 3 microns de long et dont l’importante surface spécifique (100 à 400 m²/g) se traduit par une grande capacité d’absorption et d’adsorption. Elles peuvent ainsi absorber jusqu’à 200 % de leur poids en eau. Dans leurs structures cristallines, les feuillets sont discontinus et forment un ruban. Les couches tétraédriques sont continues tandis que les couches octaédriques sont discontinues. Cette structure donne naissance à des lacunes qui donnent des canaux structuraux. Ils sont souvent définis comme des argiles salines à cause de la présence dans leur structure cristalline du magnésium et de l’aluminium. Les attapulgites et les sépiolithes sont des minéraux de néoformation dans la sédimentation basique riche en Si et Mg. Les argiles qui les contiennent peuvent se présenter sous des faciès variés : compacts, terreux ou en plaques.
La formule générale de l’attapulgite est (Mg,Al)5(Si,Al)8O20(OH)2 8H2O. Ce minéral, de la classe des phyllosilicates, du groupe des palygorskites, argiles rares à structure en chaîne plutôt qu’en couches, appartient au système monoclinique. Sa structure cristalline est constituée de deux couches formant des chaines comparables à celles des amphiboles. Les oxygènes qui relient les deux chaines forment des liaisons simples. L’eau qui est représentée dans cette formule est dite zéolithes. Elle est fixée dans les lacunes de la structures d’où la grandes capacité d’absorption des attapulgites. Les cristaux sont joint les uns autres par leurs bords, avec des canaux parcourant toutes leurs longueur.
Composition des attapulgites : Dans la formule générale présentée ci-dessus, les possibilités de substitutions sont diverses. Ainsi la valeur de Si peut atteindre 8 ou chuter à 7.3 lorsqu’il est substitué par Al. Cette substitution est souvent corolaire au remplacement du Mg par Al ou à moindre mesure par Fe3. De même l’aluminium (Al) peut remplacer le (Mg) sur la base de 2Al pour 3Mg. Le nombre de cations octaédriques peut ainsi tomber au voisinage de 4.
L’analyse de leurs compositions chimiques montre la présence des ions suivants : SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO…
L’analyse par diffraction des rayons X d’un échantillon brut révèle la présence de nombreuses impuretés telles la calcite, la dolomite, la smectite, la sépiolite et le quartz qui peuvent fortement influencer le comportement des suspensions (Diop et al 2005).
Caractéristiques commerciales
Pour répondre à certaines exigences mercantiles, les attapulgites doivent présenter des caractéristiques physiques et chimiques convenables.
Caractères physiques : Surface spécifique : la surface spécifique d’une attapulgite est de l’ordre de 210 m2/g pour les qualités colloïdales et d’environ 125m/g pour la qualité secondaire (W. Lynwood Haden, Jr et I. Albert Schwint, volume 59 No 9, Septembre 1965).
Propriété thermique : permet de déterminer la capacité d’absorption d’une attapulgite en fonction de la température. Ainsi on a une absorption en eau hygroscopique et zéolitique entre 0° et 200° et en eau combinée entre 150° et 250°.
Propriété rhéologique : dépend de sa plasticité et de sa viscosité. La suspension d’attapulgite comme celle des autres matières anisotropiques, sont thixotropiques et non newtoniennes à toutes les concentrations.
Capacité d’échange d’ions : elle peut atteindre 65 milliéquivalent pour une argile sodique mais celle des attapulgites ne dépasse pas 50 meq.
Caractères chimiques : Il s’agit entre autre de l’influence des électrolytes. En effet les acides, les sels neutres, les sels alcalins et les bases agissent différemment sur la viscosité des suspensions d’attapulgites suivant leurs natures et le pH qu’ils déterminent.
Influences des acides : une augmentation progressive du pH entraine une diminution concomitante de la viscosité et aboutie à une floculation des argiles.
Influences des bases : elles ont un effet inverse et entrainent une coagulation brutale de la solution à attapulgite.
Influences des sels neutres : en règle générale, la viscosité est d’autant plus élevée et le filtrat d’autant plus grand que la concentration en électrolytes est élevé. Contrairement à la bentonite, l’attapulgite n’est pratiquement pas contaminé par le chlorure de sodium. Le sel ne s’oppose pas (ou très peu) à l’hydratation des attapulgites.
Applications Industrielles des attapulgites
Grace à leurs innombrables propriétés, les attapulgites font l’objet d’un grand usage dans l’industrie. Parmi leurs applications, on distingue :
Boue de forage ; Désulfuration fine des essences : améliorent l’indice d’octane en déplaçant les mercaptans et les alkyles sulfonés ; Emulsifiants et pesticides ; Purification d’huiles minérales : en plus de leur pouvoir décolorant naturel, ces argiles salines éliminent les traces d’eau et d’acides des huiles minérales ;
Briques et tuiles : grâce à leur plasticité mais aussi à leur aptitude à s’endurcir lorsqu’elles sont chauffées ; Litière pour bétail (litière animale) : grâce à leur grand pouvoir d’absorption et de désodorisant ; Traitement d’effluents radioactifs : en raison de leur pouvoir d’échangeur d’ions etc… NB : Il est nécessaire de préciser que cette liste est loin d’être exhaustive car les attapulgites sont utilisé à même dans l’industrie alimentaire et dans la médecine.
A la SSPT cette argiles saline est exploité et traité pour des besoins de literie en majorité mais à moindre mesure comme produit pharmaceutique.
Inventaire des travaux de prospection
Depuis les années 1960 différentes campagnes de prospections ont été menées sur le secteur d’Allou Kagne. Elle débute avec le BRGM en 1962 qui entreprend une campagne de recherche d’attapulgite au pied de la falaise de Thiès et découvre un minerai de qualité sous un recouvrement de 2 à 3 m d’épaisseur. En 1965 l’entreprise française PROCHIMAT entreprend d’autres recherches et fut découragée par l’ampleur du recouvrement et la qualité du minerai (très carbonaté).
A l’arrivé de la SSPT, un nombre important de sondages a été réalisés dans le secteur. Les sondages se font suivant une maille 50 m X 50 m dans les zones cibles et servent d’orientation à l’exploitation.
La maille 200 m X 200 m étant synchrone à cette dernière comptabilise à l’heure actuelle comptabilise 96 puits réalisés. L’ensemble de ces points couvre une superficie de 499 ha sur 1348 ha du permis.
Ces sondages ont permis l’orientation de l’exploitation mais n’ont jamais fait l’objet d’une estimation quelconque dans leur ensemble.
Pour une meilleure caractérisation du gisement et une bonne estimation des réserves nous avons tenté de récupérer des sondages qui jusqu’ici étaient considérés comme perdus. Ce processus de récupération s’est fait grâce à l’outil géo-référencement du logiciel Arcgis 10.1. Ainsi un bon nombre de forages ont pu être récupérés et géo-référencés.
A l’heure actuelle nous disposons de 575 sondages toutes mailles confondues dont 106 sur la maille 200 m X 200 m et 469 sur le reste (maile 50 m X50 m et 25 m X 25 m confondue). La récupération de tous les points de sondage perdus aurait permis d’avoir une maille 25 m X 25 m sur la mine .
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre 1 : Cadre géographique et géologique
1.1. Cadre géographique
1.2. Contexte géologique
1.2.1. Contexte régional
1.2.2. Géologie locale
Chapitre 2 : Généralité sur les Attapulgites
1. Définition
2. Composition des attapulgites
3. Propriétés des attapulgites
4. Variétés des attapulgites
5. Colorations des attapulgites
6. Caractéristiques commerciales
6.1. Caractères physiques
6.2. Caractères chimiques
7. Applications Industrielles des attapulgites
DEUXIEME PARTIE : ETUDE GEOLOGIQUE ET EVALUATION DU GISEMENT
Chapitre 1 : Etude géologique du gisement
1. Méthodologie d’étude
1.1. Les opérations de fonçages (puits et sondages)
1.1.1. Les sondages carottés
1.1.2. Les puits manuels
1.1.3. Les levés de coupe
1.1.4. Les analyses de laboratoire
1.1.5. L’étude de front
1.2. La base de données
1.3. Inventaire des travaux de prospection
2. Etude lithologique
2.1. Le mur
2.2. Les attapulgites
2.2.1. Attapulgites calcaires
2.2.2. Attapulgites moyennement carbonatées
2.2.3. Attapulgites non carbonatées
2.2.4. Attapulgites ocres
2.3. Le recouvrement ou décapage
2.4. Les niveaux repères
2.5. Les niveaux de silex
2.6. Les intrusions de Tufs
3. Etude structurale
Conclusion partielle
4. Cartographie des paramètres d’exploitation
4.1. Le recouvrement ou décapage
4.2. La puissance du minerai
4.3. Les intrusions (poches)
4.4. La teneur en Calcaire (CaCO3)
4.5. La densité
4.6. L’absorption
Chapitre 2 : Estimation des réserves
1. Introduction
2. Choix de la méthode d’évaluation
3. Quelques notions de géostatistique
3.1. Variable aléatoire (v.a)
3.2. Variable régionalisé (v.r)
3.3. Variogramme
3.4. Krigeage
4. Evaluation des réserves globale de la zone d’étude
4.1. Estimation des réserves en cours d’exploitation
4.2. Estimations des réserves d’en dehors de la mine
4.2.1. Bloc 1
4.2.2. Bloc 2
4.2.3. Bloc 3
5.1.1. Bloc 4
5.1.2. Bloc 5
5.1.3. Bloc 6
5.1.4. Bloc 7
5.2. Estimation globale
Conclusion partielle
CONCLUSION GENERALE
RECOMMANDATIONS
REFFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
