De l’indice à la mine de lithium : géologie, exploration et découvertes

Auteurs : John Grigson , Tony Kemp, Steffen Hagemann, Marcus Sweetapple (University of Western Australia) et Mike Grigson (Arc Minerals Consultants)

Le lithium est un métal essentiel pour le stockage des énergies renouvelables dans les batteries et la décarbonation de l’économie. Environ la moitié de l’offre mondiale de lithium primaire provient de gisements de pegmatites, dont la délimitation et l’exploitation en Australie occidentale ont connu un essor considérable au cours de la dernière décennie. L’exploration actuelle pour les pegmatites à lithium repose essentiellement sur des découvertes en surface dans les camps miniers existants et sur l’application d’un modèle génétique démodé basé sur l’existence de « granites parentaux » et de « zones favorables de pegmatite ». Des découvertes en terrain vierge seront nécessaires pour répondre à la demande croissante de lithium et nécessiteront une compréhension plus sophistiquée des contrôles sur les pegmatites à lithium, au niveau des systèmes minéraux.

Les gisements de pegmatite à lithium d’Australie occidentale sont situés principalement dans des domaines en constriction fortement déformés et métamorphisés au faciès inférieur des amphibolites à l’intérieur de zones de cisaillement recoupant les ceintures de roches vertes des cratons archéens de Pilbara et de Yilgarn. Ils constituent des empilements d’intrusions individuelles de quelques centaines de mètres de long et de dizaines de mètres d’épaisseur qui présentent une géométrie en échelon et conjuguée, des formes lenticulaires, des contacts nets avec la roche encaissante et des terminaisons fuselées. Les intrusions syncinématiques reflètent une fracturation par cisaillement en extension durant des épisodes de surpression magmatique sous les transitions rhéologiques dans les zones de cisaillement où autrement les matières fondues circulent le long des limites de grains.

Les intrusions constituant ces gisements représentent généralement des termes intermédiaires entre deux types de magmas distincts riches en métaux et mis en place séquentiellement. Les premiers magmas, plus volumineux, étaient saturés en lithium et ont cristallisé sous la forme de pegmatites montrant l’assemblage typique spodumène-quartz-microcline-muscovite. Ces roches sont mégacristallines en l’absence de déformation à l’état solide. Les magmas tardifs étaient saturés en éléments à fort champ ionique et ont cristallisé sous la forme d’aplites caractérisées par l’assemblage typique albite-quartz associé à des traces de spessartine, d’apatite, de tantalite et de cassitérite. Ces magmas tardifs se sont généralement mis en place le long des pegmatites préexistantes plutôt que dans les roches encaissantes en raison d’un seuil de résistance plus faible et ont formé des corps tabulaires concordants à discordants ou des infiltrations à l’échelle des grains.

Les gisements de pegmatites à lithium montrent des relations spatiales et isotopiques avec les suites de monzogranites et de pegmatites granitiques potassiques à deux micas d’origine crustale. Ces derniers constituent la source la plus probable des magmas riches en métaux. Cependant, ces suites granitiques ne présentent pas de mise en place syncinématique et sont partout caractérisées par une déformation à l’état solide associée aux zones de cisaillement qui contrôlent les gisements de pegmatites à lithium. Il est important de noter que les pegmatites granitiques les moins déformées sont enrichies en lithium, alors que leurs équivalents déformés sont appauvris en lithium. Ces relations structurales et chimiques apparemment contradictoires sont réconciliées par un processus de fusion partielle sélective des roches granitiques, assistée par la déformation, qui a libéré des magmas riches en lithium dans des réseaux actifs de zones de cisaillement.

Les contrôles susmentionnés des gisements de pegmatites à lithium reconnus en Australie occidentale peuvent se traduire en critères d’exploration graduels, adaptés à l’échelle de travail et cartographiables qui peuvent être utilisés dans d’autres terrains dans le monde.

Auteurs : Sabrine Rajhi, Marc Legault (IRME-UQAT), Hubert Mvondo (MRNF-UQAT) et Robin Potvin (UQAT)

Ce projet porte sur l’étude des caractéristiques des pegmatites du secteur du Batholite de La Motte (BLM) en Abitibi. Ce secteur se situe au cœur du triangle Rouyn-Noranda–Amos–Val d’Or, entre 20 et 40 km à l’ouest de la mine North American Lithium (101,9 Mt à 1,06 % Li₂O; Sayona Québec). La région abrite plusieurs minéralisations en minéraux critiques et stratégiques (MCS), notamment le gisement Authier, qui sont associées à des pegmatites à Li-Cs-Ta. Une campagne de cartographie et d’échantillonnage a eu lieu à l’été 2022 dans le but de caractériser minéralogiquement et géochimiquement les pegmatites du secteur afin d’y mieux cibler l’exploration pour le lithium. Cette caractérisation a permis de distinguer différents types de pegmatites dans le secteur du BLM, des amas stériles aux dykes à spodumène. À l’intérieur du BLM, les faciès pegmatitiques de l’intrusion présentent des caractéristiques géochimiques comparables à celles des dykes de pegmatite qui la recoupent, ce qui semble indiquer un lien génétique entre ces deux faciès malgré des différences d’âge de quelques millions d’années (Ducharme et al., 1997). Les résultats des analyses de roches totales confirment également que les valeurs des rapports élémentaires (K/Rb, K/Cs, Nb/Ta, Mg/Li et Zr/Hf) des dykes lithinifères sont plus faibles que ceux des dykes stériles, indépendamment de l’endroit où l’échantillonnage a été effectué dans le dyke. L’utilisation de ces critères permet donc de cibler les dykes très fractionnés, mais où le spodumène n’a pas été identifié jusqu’à présent. L’étude a également examiné l’utilisation des analyses à la microsonde des feldspaths potassiques et des micas pour évaluer la fertilité des pegmatites. Ces travaux révèlent que les rapports K/Rb et K/Cs de ces minéraux sont semblables à ceux des analyses de roche totale, ce qui confirme le degré de fractionnement des pegmatites du BLM. Ces faibles rapports reflètent un fractionnement prononcé des pegmatites minéralisées, en accord avec les conclusions de Cerný (1989) et des autres recherches subséquentes. Ces observations soulignent la nécessité de poursuivre les travaux de décapage et de cartographie autour du BLM afin de mieux évaluer certaines occurrences prometteuses de Li dans ce secteur.

Malgré sa découverte il y a plus de 50 ans, le projet de mine de lithium James Bay (également connu sous le nom de gisement Cyr) n’a été touché que par relativement peu de travaux d’exploration modernes et n’a pas fait l’objet d’étude ou de recherche universitaires importantes. Bien que partageant de nombreuses caractéristiques avec les pegmatites LCT typiques, le gisement présente une histoire structurale unique de mise en place et d’interaction avec les paragneiss hôtes. Cette présentation a pour but de résumer l’histoire de l’exploration sur la propriété, de présenter quelques hypothèses de haut niveau sur les modèles structuraux et de donner au public un aperçu des plans d’exploration pour l’hiver à venir.

Sur la propriété Corvette, la minéralisation en lithium est observée dans des pegmatites Li-Cs-Ta (LCT) à quartz-feldspath qui peuvent être exposées en surface sous la forme de reliefs en « dos de baleine » en raison de leur résistance à l’érosion. Cependant, les forages ont confirmé que les pegmatites LCT peuvent également occuper des dépressions topographiques, interprétées comme le résultat d’une fracturation préférentielle et d’un déplacement de grands blocs de pegmatite par les glaciers.

Les occurrences de pegmatite LCT forment plusieurs groupes distincts distribués le long d’un corridor d’environ 1 km de large et de plus de 25 km de long qui s’étend à travers la propriété (« l’alignement CV »). Cet alignement est mis en évidence par la pegmatite à spodumène CV5 dont les ressources minérales initiales¹ présumées sont estimées à 109,2 Mt à 1,42 % Li₂O et 160 ppm Ta₂O₅. À la suite du programme de forage d’avril 2023, la pegmatite CV5 a été tracée en forage sur une longueur de 3,7 km, trou de forage à trou de forage, et demeure ouverte latéralement aux deux extrémités et en profondeur sur la plus grande partie de sa longueur. Plus de 90 % du volume de la pegmatite CV5 se trouve dans un même grand dyke de pegmatite à spodumène qui est flanqué de part et d’autre de multiples dykes secondaires de même orientation. La largeur réelle de ce dyke principal varie de ~8 m à ~130 m et peut se pincer et se gonfler de manière importante latéralement et en profondeur. Il est plus épais près de la surface et à des profondeurs modérées (< 225 m), formant une forme relativement bulbeuse et allongée qui peut s’évaser vers la surface et en profondeur de manière variable sur toute sa longueur. De plus, la pegmatite CV5 ne présente aucune indication apparente de déformation et montre une attitude discordante par rapport à la fabrique régionale, avec un fort pendage vers le nord.

La minéralisation en lithium à CV5 est constituée de cristaux de spodumène de taille typiquement décimétrique à métrique qui se libèrent facilement après un concassage grossier. Un premier test de séparation en milieu dense (DMS) sur le matériel de CV5 a donné un concentré de spodumène titrant 5,8 % Li₂O avec un taux de récupération de 79 %, ce qui indique qu’un traitement par DMS seule est très possible. Des tests de variabilité par séparation par liquide dense (SLD) sur des échantillons de CV5 distribués dans tout le gisement et montrant divers assemblages minéralogiques et teneurs ont donné une récupération totale > 70 % à la teneur métallurgique cible de > 5,5 % Li₂O et < 1,2 % Fe₂O₃ pour la plupart des échantillons, appuyant la possibilité d’une concentration par DMS seule.

¹ Teneur de coupure de 0,40 % Li₂O, en date du 25 juin 2023. Les ressources minérales ne sont pas des réserves minérales, car leur viabilité économique n’est pas démontrée.