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GITOLOGIE DES TERRES RARES
Plusieurs mineraux peuvent concentrer les terres rares , mais la bastnaésite, la monazite et la xénotime sont considerées commes les principaux mineraux de terres rares car ces mineraux sont ceux qui concentrent des quantités économiques. Aussi, dans certains contextes ,bien que rares, l’apatite et l’allanite peuvent concentrer des quantités importantes de terres rares. Dans plusieurs gisements, ils sont généralement récupérés comme sousproduits de l’exploitation de cassitérite, ilménite, rutile, et zircon des placers fluviaux ou littoraux, et la bastnaésite est extraite de carbonatites associées à des roches alcalines (Bayan obo). Dans la région d’Ambatofinandrahana, outre ces importants minéraux, la parisite, la tchevkinite, sont aussi présents (Andriamampihantona, 1992), mais les principaux produits d’exploitation sont la monazite et la bastnaésite. En effet il existe deux types de minerais de terres rares : Les carbonates de terres rares Les phosphates de terres rares
Les carbonates de terres rares
La teneur en terres rares des carbonatites varie selon leurs types : les carbonatites primaires, calcio et magnésiocarbonatites, contiennent en moyenne respectivement 0.37% et 0.42% de terres rares, tandis que les ferrocarbonatite en contiennent 1% en moyenne.
La bastnaésite
La bastnaesite est un minéral typique des syénites népheliniques et des granites sodiques, surtout de leurs pegmatites, qui peut également se rencontrer dans les skarns au contact de ces mêmes roches. Plus rarement, elle est présente dans les gîtes de métasomatose hydrothermale (métasomatose hydrothermale: ensemble des phénomènes qui modifient la composition chimique des roches relativement aux constituants non volatils aboutissant au remplacement, partiel ou total, d’une roche par une autre, accompagné dans certains cas de la conservation des textures initiales et, dans d’autres, de l’apparition de textures nouvelles, tout ça n’est Les minéralisations en terre rare de la région d’Ambatofinandrahana : cas du gisement d’Andoharano 5 possible qu’en présence d’une phase fluide ou de solutions) en milieu dolomitique. Son altération aux affleurements est facile, la bastnaésite évoluant en divers composés de terres rares. La Bastnaésite provient de l’altération de la Chevkinite. Elle se présente en cristaux tabulaires à contour héxagonaux, parfois de grande taille. Transparente à translucide, elle possède un éclat vitreux, et une teinte gris jaune pâle, jaune cire à jaune brunâtre et brun rouge. La taille moyenne de grains de bastnaésite de la région d’Ambatofinandrahana est de 5 à 8cm (Andritzky, 1986). La bastnaésite a une dureté 4 à 4,5 et une densité 4,83 à 4,948. Elle cristallise dans le système rhomboédrique. Son altération se fait d’une manière progressive vers l’intérieur par la formation d’une mince pellicule terne terreuse qui s’épaissit et finalement le minéral devient progressivement pulvérulent. Le minéral perd ainsi de sa taille. Au microscope, la bastnaésite présente une irisation en bordure des fractures et des clivages. Elle a une biréfringence très élevée (blanc, gris du 4 ème ordre) (Zhang P., 1995), un caractère uniaxe. La formule générale de la bastnaésite est de [REE (CO3) F], c’est un fluocarbonate de terres cériques. Selon les lanthanides dominants, on a différents types de bastnaésite, mais la bastnaésite d’Ambatofinandrahana est riche en cérium, dont l’appellation Bastnaésite-Ce. Photo 1 : Bastnaésite
La parisite
La parisite est l’un des carbonates des terres rares les plus commun avec la bastnaésite mais plus calcique. C’est un fluo-carbonate de calcium et de terres rares de formule générale CaF2(CO3)3(Ce,La)2 (Zhang P., 1995). C’est un minéral caractéristique de dépôts hydrothermaux liés à des syénites et granites alcalins (Zhang P., 1995). Le cérium est souvent partiellement remplacé par l’yttrium et par d’autres terres rares surtout le Lanthane. Elle se rencontre dans les granites sodiques en occurence relevant d’un contexte sédimentaire particulier, à schistes noirs hydrothermalisés. Transparente à translucide, d’éclat vitreux à résineux, la parisite est de couleur jaune brunâtre. Elle forme des cristaux héxagonaux, atteignant plusieurs centimètre, parfois allongés en « marche d’escalier » par répétition des faces du prisme. Les minéralisations en terre rare de la région d’Ambatofinandrahana : cas du gisement d’Andoharano 6 Photo 2 : Parisite
Les phosphates de terres rares
La monazite La monazite est un phosphate primaire présente dans les granites et surtout de leurs pegmatites, également présente dans les syénites néphéliniques et les carbonatites, ainsi que dans certains gîtes filoniens de haute température. Sa formule générale est CePO4, le Cérium est fréquemment remplacé par le Lanthane ou le Néodyme, ce qui a conduit à l’individualisation de trois minéraux selon la terre rare dominante : monazite-(Ce), monazite- (Nd) ou monazite-(La). Elle est translucide, avec un éclat résineux à adamantin, et de couleur variable : brun rougeâtre à brune ou dans différents tons de jaune, parfois verdâtre ou grisjaune. La monazite se présente en cristaux allongés et applatis, avec des faces fréquemment rugueuses, incurvés ou striées. Les cristaux de monazite sont couramment maclés en « gouttière ». Photo 3 : Monazite Les minéralisations en terre rare de la région d’Ambatofinandrahana : cas du gisement d’Andoharano
LES PRINCIPAUX GISEMENTS DE TERRES RARES
Au niveau mondial on considère deux gisements important de terres rares qui sont les gisements de Bayan Obo (Chine) et de Mountain Pass (USA).
Le gisement de Bayan Obo, Chine
Le gisement de Fer-Terre Rare de Bayan Obo est localisé à 135 Km au NE de Baotou dans la Province Autonome de Inner Mongol. Les minerais de terres rares sont étroitement associés avec le gisement de fer, et ils ont été récupérés à partir du gisement de fer exploité. Les réserves totales publiées sont au moins de l’ordre de 1.5 Milliards de tonnes de fer (avec une teneur moyenne de 35%), au moins 48 millions de tonnes d’oxydes de terres rares (REO) (avec une teneur moyenne de 6%), et environ 1 million de tonnes de Niobium (avec une teneur moyenne de 0.13%). Les principaux minéraux de terres rares sont la bastnaésite et la monazite. La formation encaissante est formée de dolomites. Il y avait plusieurs discussions sur l’origine du gisement de Bayan Obo. Une hypothèse sur la genèse du gisement a été de proposer que : le gisement du fer (hématite) s’était formé avant la minéralisation de REE-Nb, et la circulation de fluide hydrothermal aurait entraîné la minéralisation en REE. Outre le gisement de Bayan Obo, la Chine a aussi plusieurs gîtes de REE dans les carbonatites : les gisements de Wushan et Maoniuping. Le gisement de terres rares de Bayan Obo, le plus important au monde, est exploité, à ciel ouvert, par le groupe Baogang. Les réserves sont de 600 millions de tonnes de minerai contenant 34 % de fer, 5 % d’oxydes de terres rares et 0,032 % d’oxyde de thorium. Le fer contenu est destiné à la production d’acier par la société Baotou Iron & Steel avec, en 2013, 10,7 millions de tonnes d’acier et les terres rares sont également traitées à Baotou par la société Baogang Rare Earth qui produit des concentrés contenant de 49 à 59 % d’oxydes de terres rares et des terres rares séparées sous forme d’oxydes et de métaux, avec, en 2013, une production de 65 000 t d’oxydes de terres rares. Figure 1 : Carte du gisement de Bayan Obo, Chine Les minéralisations en terre rare de la région d’Ambatofinandrahana : cas du gisement d’Andoharano
Gisement de carbonatite de Mountain Pass, USA
Le Gisement de carbonatite de Mountain Pass est le second plus grand gisement des Terres Rares après Bayan Obo. C’est une masse intrusive à pendage modéré associée à un groupe de plutons alcalins ayant un âge de 1.40 Ga, tous d’orientation et de dimensions semblables, et à un grand nombre de filons de roches alkalines et carbonatites. Le gisement de carbonatite est situé prêt de la bordure de la partie sud entre la Californie et le Nevada. La Syenite, la shonkinite, le granite, sont intrudés dans la roche métamorphique. Ce sont des roches alcalines fortement riches en potassium. Les réserves sont estimées approximativement à 28 millions de tonnes avec une teneur entre 5–10% de REO. Le gisement de Mountain Pass, aux Etats-Unis, propriété de la société Molycorp, est exploité depuis 1952. Jusqu’au début des années 1990, avant le développement de la production chinoise, c’était la principale source mondiale de terres rares. Face à la concurrence chinoise et à des pollutions accidentelles, la production minière a cessé en 2002. Elle a repris en 2011 et devrait atteindre 19 050 t/an. Les réserves prouvées et probables sont de 18 millions de tonnes de minerai contenant 8,03 % d’oxydes de terres rares exprimés en RE2O3. Figure 2: carte géologique de Mountain Pass Les minéralisations en terre rare de la région d’Ambatofinandrahana : cas du gisement d’Andoharano raison de leurs usages multiples, souvent dans des domaines de haute technologie revêtant une dimension stratégique, les terres rares font l’objet d’une communication restreinte de la part des États, de sorte que les statistiques macroéconomiques à leur sujet demeurent très lacunaires. Les réserves mondiales en oxydes de terres rares étaient estimées par l’USGS (USA) à 110 millions de tonnes fin 2010 détenues à 50 % par la Chine, devant la Communauté des États indépendants (17 %), les États-Unis (12 %) et l’Inde (2,8 %). La Chine estime quant à elle détenir seulement 30 % des réserves mondiales de terres rares, bien qu’elle fournisse 90 % des besoins de l’industrie et se penche sur les techniques de recyclage de ces terres rares dans les déchets électroniques. La production mondiale d’oxydes de terres rares de la Chine s’est élevée à environ 130 000 tonnes en 2010, constituant un quasi-monopole mondial (l’Inde, deuxième producteur « déclaré », n’en aurait extrait que 2 700 tonnes), mais la production de la CEI, des États-Unis et de la plupart des autres producteurs mineurs (qui cumuleraient tout de même un cinquième des réserves mondiales) n’est pas communiquée.
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