Sources de contamination en titane, aluminium et phosphore dans le minerai de fer du Mont-Wright, Québec

摘要

La qualité d’un minerai de fer se mesure, entre autres, par sa pureté, donc par la très faible quantité de silice et de contaminants. Les minerais de fer les plus riches se raréfiant, il devient impératif d’exploiter de nouvelles zones minéralisées moins riches et présentant généralement de plus grandes teneurs en contaminants. Il devient donc important de mieux comprendre la nature, l’origine et la distribution des contaminants. Le gisement du Mont-Wright (Fermont, Québec) réputé pour son concentré de grande pureté, présente des zones davantage contaminées. Pouvoir exploiter ces zones ajouterait 249 millions de tonnes de minerais présentement considérés comme stérile. Cela représente environ 4 ans d’exploitation supplémentaire pour la mine (production d’environ 24 Mt de minerai/année). L’objectif du présent projet est d’établir la nature de la contamination, puis de prouver ou d’infirmer un lien entre le principal encaissant du minerai (amphibolite) avec cette contamination en titane, en aluminium et en phosphore. Plusieurs hypothèses ont été amenées, dont la contamination de la formation de fer par l’amphibolite par métamorphisme, métasomatisme, hydrothermalisme, diffusion etc. Les relations entre la minéralisation et les épontes (amphibolites) deviennent critiques. En premier lieu, la nature des contaminants a pu être établie grâce à la microscopie optique et à des cartes chimiques à la micro-XRF. Il en est ressorti une contamination en titane contenu dans des exsolutions ilménites/hématites et par des grains de rutile. Le phosphore est présent dans l’apatite et enfin, l’aluminium est retrouvé dans les argiles. En second lieu, la nature de l’amphibolite a pu être déterminée. Il existe en effet deux types d’amphibolite, soit le type I qui englobe la majorité des échantillons et le type II qui est composé de seulement quelques échantillons. Le type I contient du titane en quantité importante, ainsi que de l’aluminium et du phosphore. Le type II ne contient que très peu de titane et d’aluminium mais contient du graphite. Les deux types d’amphibolites ont une affinité avec les basaltes alcalins et leur différence s’explique par des altérations locales dues à la circulation de fluides hydrothermaux. En troisième lieu, il a été possible de corréler la contamination en titane de la formation de fer avec un type d’amphibolite. Les amphibolites de type II ayant des contacts plus altérés amènent une contamination plus importante que le type I. Cette contamination reste cependant à très petite échelle (quelques centimètres). Il s’agit principalement d’exsolutions ilménite-hématite ainsi que de grains de rutile. Il est possible de remarquer une corrélation positive entre la quantité d’apatite et la quantité d’ilménite. Enfin, la contamination en aluminium se retrouve surtout sous forme d’argile. Un gradient de contamination est mis en évidence grâce à la HHXRF et aux analyses des éléments traces des oxydes par LA-ICP-MS. La contamination s’explique par un lessivage du fer et de la silice créant un enrichissement relatif des contaminants mis en évidence par la perte de consolidation de plusieurs lithologies. Un calcul de bilan de masse démontre qu’avec un lessivage de 68 % d’un mélange 60-40 SiO2/Fe2O3 il est possible de générer les formations de fer contaminées à partir d’une formation de fer moyenne. Ce projet a démontré qu’une contamination des formations de fer est le résultat d’un lessivage du fer et de la silice liée aux amphibolites et est limitée principalement à la zone près des contacts avec les encaissants de la minéralisation.