Pegmatites et granites à métaux rares : Processus et Ressources Primaires

J. Melleton et E. Gloaguen¹

Le développement continu des nouvelles technologies (par exemple les batteries Li-ion dans la communication et le transport) entraine une croissance exponentielle de la demande en métaux rares (Exemple : figure 1).

Figure 1 : Estimation de la demande en lithium sur la période 2002-2020. 2.

Les pegmatites et granitoïdes à métaux rares constituent une des sources primaires les plus importantes en métaux rares (Be, B, Li, Zr, Hf, Ta, Nb, Cs, Sc, Th, REE, etc.). Par exemple, elles représentent environs un quart des ressources totales prouvées en lithium (Figure 2). La présence de concentrations de divers métaux rares ainsi que de minéraux industriels de grande qualité (minerai primaire pour l’industrie de la céramique) rendent donc les pegmatites et granites à métaux rares très attractifs comme source potentielle de futurs approvisionnements, notamment européens.

Figure 2 : Répartition des principales ressources mondiales en lithium 3.

En Europe, les pegmatites et granites à métaux rares ont une distribution spatiale et temporelle hétérogène. Bien qu’un nombre important de districts pegmatitiques à potentiels économiques élevés soit reconnu, notamment dans la péninsule ibérique, le Massif Central français et dans le massif de Bohème, il n’existe pas à l’échelle continentale - c'est-à-dire à l’échelle d’un segment orogénique - de synthèse globale permettant la réalisation d’études comparées. Notamment, des données de synthèse sur la répartition et le volume des minéralisations font défaut. L’absence de modèle contraignant la répartition spatiale et temporelle des granites à métaux rares et des champs de pegmatites à potentiel économique représente une lacune importante pour la recherche de ce type de formations lors de campagne de prospection. Enfin, à l’échelle continentale et nationale, les minéralisations connues restent pour la plupart très peu caractérisées, bien que certaines aient un potentiel économique important.

Initié en 2009, le projet de recherche « Pegmatites et Granite à Métaux Rares : Processus et Ressources Primaires » est financé par l’Institut Carnot et le BRGM. L’objectif principal est de modéliser la répartition spatiale et temporelle des minéralisations en lithium-métaux rares associées aux granites et pegmatites en Europe.

Deux approches sont développées au cours de ce projet. Une première approche porte sur la réalisation d’une synthèse multi-thématique des différents districts à pegmatites et granites à métaux rares à l’échelle de l’Europe sous forme de SIG. Cette réalisation permet de comparer les différents contextes structuraux et géodynamiques de mise en place de ces formations dans le but in fine d’établir des éléments de prédictivité.

Une étude géochronologique et géochimique constitue la seconde approche de ce projet. Elle a été réalisée sur des districts distincts du segment européen de la chaîne varisque sélectionnés dans l’Ouest de la péninsule ibérique, dans le massif de Bohème (Europe Centrale), dans le massif Armoricain et dans le Massif Central français. Cette répartition permet d’appréhender la contemporanéité des événements et de comparer ces différents districts à l’échelle de la chaîne varisque européenne.

Figure 3 : A. Pegmatite à lépidolite de Chèdeville (Ambazac, France). B. Spodumène dans la pegmatite d’Adagoi (district de Barroso-Alvao, Portugal). C. Pegmatite à pétalite de Lousas (district de Barroso-Alvao, Portugal). D. Pegmatite exploitée à pétalite de Mina Bajoca (Portugal).

Grace à plusieurs collaborations avec des enseignant-chercheurs des universités d’Orléans, de Porto (Portugal) et de Brno (République Tchèque), plusieurs campagnes d’échantillonnage ont été effectuées dans le Massif Central, le massif Armoricain, le nord-est du Portugal et en Espagne ainsi qu’en République Tchèque. Les cibles choisies correspondent à des granites à métaux rares et des pegmatites à spodumène, lépidolite ou pétalite (principaux minéraux porteurs du lithium) (Figure 3).

Les datations ont été réalisées dans le cadre d’un partenariat avec l’université de Stellenbosch (Afrique du Sud) au Geus (Service Géologique du Danemark et du Groenland) à Copenhague. Basée sur le couplage entre un système d’ablation laser et un spectromètre de masse, la méthode utilisée a consisté en la mesure in situ des isotopes du plomb et de l’uranium sur des grains séparés de columbo-tantalite (ex. figure 4). Nouvellement utilisé en géochronologie, ce minéral se révèle en effet particulièrement adapté, la columbo-tantalite étant un oxyde de tantale et nobium, principal porteur de ces éléments dans les pegmatites et granites à métaux rares et considéré comme très résistant aux perturbations postérieures à sa formation.

Figure 4 : A. Columbo-tantalite provenant de la pegmatite de la Vilatte-Haute (Razès, Haute-Vienne) (40 x 25 mm ; Collection Alain Tuel). B. Image en électrons rétrodiffusés d’un grain de columbo-tantalite du granite de Montebras (France). C. Observations des cratères d’ablation d’un grain de columbo-tantalite échantillonée dans le granite d’Argemela (Portugal).

In fine, ces résultats géochronologiques couplés au SIG harmonisé va permettre de tester et valider un modèle global de mise en place des pegmatites et granites à métaux rares, qui pourra être appliqué à l’élaboration de nouveaux guides de prospection pour la recherche de cibles minéralisées.

1) J. Melleton et E. Gloaguen , Service Ressources Minérales, BRGM.

2) Anderson, E.R., 2009. Lithium Supply and Markets, IM Conference, Santiago, Chili.

 3) Evans, K., 2009. Lithium Supply and Markets, IM Conference, Santiago, Chili.