La demande en graphite d’excellente qualité ne cesse de s’augmenter sur le marché mondial pour l’évolution de la technologie dans les pays industrialisés. Le graphite figure parmi les produits miniers très répandu à Madagascar. Les travaux antérieurs ont permis d’identifier de nombreux gisements de graphite, notamment dans l’ancien Système du Graphite (Bésairie, 1973) du socle Précambrien malgache.
Généralités sur le graphite
Autrefois, il était connu sous le nom de «plomb noir ou plombagine». Se référant à l’élément plomb, il a été confondu avec la galène et la molybdénite. C’est à la fin du XVIIe siècle que le graphite a été identifié comme une forme cristalline du carbone par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele. Le terme « graphite » a été inventé en 1789 par le minéralogiste allemand Abraham Gottlieb Werner, s’inspirant du grec « graphein » qui signifie écrire.
Caractéristiques minéralogiques
Le graphite est un élément natif essentiellement formé par le carbone (6ème élément chimique, non métallique, du tableau de Mendeleïev). Sa formule chimique est « C ». Le graphite cristallise dans le système hexagonal. Les cristaux sont formés de feuillets superposés, constitués d’anneaux hexagonaux d’atomes de carbone. Les feuillets sont reliés entre eux par des forces de Van der Walls très faibles donnant un clivage parfait. C’est un minéral d’aspect graisseux, avec une couleur variant du gris au noir, à éclat semi-métallique et opaque. Il laisse une trace noire sur le papier ou les doigts. Le graphite est un corps très tendre, de dureté faible 1 à 2 dans l’échelle de Mohs et sa densité varie entre 2,1 et 2,3. De plus, étant un minéral non-métallique, il possède des propriétés des métaux qui conditionnent son utilisation dans l’industrie à savoir :
➤ une conductivité électrique et thermique élevée ;
➤ un point de fusion très élevé (3 500 °C) ;
➤ une grande résistance à l’attaque des produits chimiques ;
➤ un faible coefficient de friction.
Les types de graphite
Il existe 3 principaux types de graphite naturel selon ses formes.
✔ Le graphite amorphe
Cette dénomination commerciale est incorrecte car il a une structure cristalline. Il est constitué en réalité de particules fines disséminées et est également appelé graphite microcristallin. Le graphite présente alors un aspect terreux noir . La teneur en carbone varie de 65 à 90%, une teneur un peu faible par rapport aux autres types de graphite. Ce type de graphite se rencontre par exemple dans les gisements du Mexique, de Corée et d’Autriche.
✔ Le graphite en paillette (« flakes »)
Il est également nommé graphite « cristallin », en flocons ou graphite lamellaire. Il se présente sous forme de lamelles aplatis aux bords hexagonaux irréguliers à parfaits . La teneur en carbone des paillettes varie de 85 à 99,5 %. Ce type de graphite est le plus fréquent et on le trouve notamment en Chine, au Canada, au Brésil et à Madagascar.
✔ Le graphite en veine ou graphite en masse
Il se trouve à grande profondeur dans les fissures ou fractures de 1 mm à 1m de puissance. Il se présente sous forme de masses de grains microcristallins (graphite amorphe) et de lamelles et agrégats fibreux ou aciculaires (graphite cristallin). C’est un graphite de très haute pureté, avec une teneur en carbone supérieure à 90%. Il est également appelé graphite de Ceylan dont Sri Lanka est le seul pays producteur de ce type de graphite.
Les différents types de gisements de graphite dans le monde
Le graphite naturel est un minéral de carbone élémentaire. Le carbone, organique (hydrocarbures, charbons…) et minéral (carbonates, graphite, diamant), a une abondance estimée à 0,02% dans la croûte terrestre. Le graphite se produit naturellement dans les roches métamorphiques à la suite du métamorphisme et peut également être trouvé dans les veines et les roches intrusives comme pegmatites.
Il existe quatre types de gisements de graphite :
▶ Les gisements métasomatiques de contact « skarns » se développent au contact entre des roches intrusives et des roches carbonatées. Le graphite se forme par cristallisation du carbone organique ou par réduction du CO2 initialement contenu dans les roches carbonatées. On trouve le graphite amorphe dans les gisements de contact.
▶ Les gisements de veines hydrothermales se forment à partir des solutions (liquides) post-magmatiques riches en éléments volatils, notamment du CO2 : la précipitation de graphite se fait dans la fracturation de la roche hôte. Ils sont généralement associés à des terrains métamorphiques. Ils peuvent produire des graphites amorphes et en paillettes qui sont généralement très hétérogènes en pureté, en nature et en dimension des cristaux.
▶ Les gisements métamorphiques se forment par concentration et cristallisation du carbone pendant un métamorphisme régional. Ils sont souvent associés à des roches métasédimentaires riches en silice (schistes, gneiss, quartzites) et à des marbres. Ils renferment des paillettes de graphite disséminés ou en lentilles atteignant jusqu’à 1 km de long et 20 m de puissance.
▶ Les gisements métamorphisés sont générés par métamorphisme de contact ou par métamorphisme régional des résidus de matières organiques carbonés accumulés dans des sédiments. Les roches encaissantes renfermant notamment ces dépôts sont des quartzites, des phyllites et des schistes.
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