Métaux critiques dans les orogènes : comment les processus métamorphiques et tectoniques concentrent les métaux critiques dans la croûte terrestre.

par Bénédicte Cenki et Nicolas Afanassieff.

Alors que le monde entre dans une transition énergétique et écologique associée à l’expansion des technologies numériques, l’Europe doit produire un nombre croissant d’éoliennes, de panneaux solaires, de véhicules électriques, de batteries et poursuivre une digitalisation déjà omniprésente. En conséquence, la demande européenne en matières premières critiques va exploser.

Les géologues économiques traditionnels se concentrent sur la signature magmatique ou sédimentaire primaire des gisements des minerais, négligeant les processus métamorphiques et tectoniques secondaires qui peuvent éventuellement améliorer le budget en métaux critiques initial. En effet, de nombreux gisements – en particulier en Europe – sont situés dans d’anciennes chaînes de montagne. Ce projet s’est attaché à acquérir des données préliminaires pour combler les lacunes fondamentales dans les connaissances sur la mobilité des métaux critiques (comme Ga, Ge, In, Se, Sb) pendant les processus orogéniques. Nos travaux récents ont proposé un nouveau paradigme selon lequel les métaux critiques peuvent se concentrent dans les minéraux d’une manière différente de celle de la formation des minerais de base, soulignant le rôle des processus métamorphiques dans la formation des gisements.

Pouvons-nous trouver ces métaux critiques en France Métropolitaine ?

Notre projet s’est focalisé sur les mines historiques du Massif Central de Plomb et de Zinc gisements de métaux de base (Pb, Zn, Ag) à fort potentiel métallogénique en métaux critiques (Ge, Ga, In, Sb). Avec Nicolas Afanassieff (étudiant de M1 GER), nous avons réalisé au printemps 2023 une mission de 4 jours de terrain dans le Massif Central. Nous avons tout d’abord ciblé deux anciens sites miniers emblématiques (col de Montmirat autour du Mont Lozère et Montgros en Haute Loire), connus pour leurs minéralisations en sphalerite et galène.

Ces minéralisations nous intéressent particulièrement car elles permettent des échanges dans la maille cristalline, permettant la substitution des éléments composant les métaux critiques tels que le Gallium, l’Indium ou le Germanium.
En plus de ces substitutions nous nous sommes intéressés aux minéraux secondaires très enrichis en Ge, Ga, In : Germanite ou Rénierite ; Laforêtite.

Le but de cette étude était de caractériser les différentes phases de minéralisations, leur contrôle structural avec l’encaissant, de prélever une série d’échantillons sur chacune de ces phases puis de les analyser pour localiser et quantifier le potentiel en métaux critiques de ces minéralisations.

Figure 1 : veine minéralisée à galène et sphalérite dans un encaissant de barytine dans une galerie du col de Montmirat (Lozère).

Figure 2 : cristal de sphalérite zoné provenant des haldes du filon de Longeanes (Lozère).