Exploration des pegmatites LCT à la recherche de lithium à l’aide d’analyseurs XRF portables
Les analyseurs à fluorescence X portables (pXRF) sont des outils utiles qui facilitent l’exploration et l’investigation des gisements minéraux contenant du lithium. La production mondiale actuelle de lithium se fait à partir de deux types de gisements clés, soit les pegmatites lithinifères et les saumures ou salars de lithium. La proportion d’utilisation de chacune de ces sources pour la production mondiale est d’environ 50:50. Dans cet article, nous nous concentrons sur les pegmatites lithinifères et sur la manière d’utiliser les analyseurs XRF portables Vanta™ sur ces types de gisements.
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Figure 1. À gauche : Pegmatite LCT (Li-Ta-Sn) Greenbushes de classe mondiale en Australie-Occidentale
À droite : Analyseur XRF portable Vanta™ utilisé pour l’exploration minière et géochimique
Exploration des pegmatites LCT
Les pegmatites lithinifères sont des roches plutoniques formées par le fractionnement et la mise en place tardifs de granites fertiles et peralumineux. Elles sont communément appelées « pegmatites lithium-césium-tantale (LCT) » parce qu’elles sont enrichies des éléments incompatibles que sont le lithium, le césium, l’étain, le rubidium et le tantale. Grâce à cet ensemble d’éléments de diagnostic, on les distingue des autres pegmatites à éléments rares, soit les « pegmatites niobium-yttrium-fluor (NYF) ». Les pegmatites LCT sont aussi généralement enrichies en fondants, notamment en eau, en fluor, en phosphore et en bore. Leur composition géochimique et minéralogique unique en témoigne bien.
Sur le plan minéralogique, les pegmatites LCT se composent principalement d’un assemblage de quartz, de feldspath potassique, d’albite et de muscovite. Elles présentent généralement des zones comportant des minerais dans des phases plus évoluées et fractionnées, comme le spodumène (Li), le lépidolite (Li), la pétalite (Li), la tantalite-columbite (Nb-Ta), la cassitérite (Sn), l’apatite (P), le béryl (Be), la tourmaline (B) et les grenats qui apparaissent dans les zones les plus internes et sur les bordures.
Comparaison des données de laboratoire et des données pXRF obtenues lors de l’analyse de pegmatites LCT
Bien que l’analyse directe du lithium soit impossible à effectuer à l’aide d’un analyseur pXRF en raison des limitations de la physique des rayons X, la plus récente génération d’appareils peut être utilisée efficacement pour identifier un ensemble clé de roches entières et d’éléments indicateurs associés. Ces éléments comprennent le potassium (K), le calcium (Ca), le rubidium (Rb), le strontium (Sr), l’yttrium (Y), le niobium (Nb), l’étain (Sn), le césium (Cs), le tantale (Ta), l’antimoine (Sb), le tungstène (W), le bismuth (Bi), l’arsenic (As), le gallium (Ga), le thallium (Tl) et les éléments des terres rares (ÉTR) du lanthane (La) et du cérium (Ce). Beaucoup d’entre eux correspondent aux métaux alcalins du groupe 1 et aux éléments à forte liaison atomique du tableau périodique.
Les travaux réalisés par Trueman et Cerny (1982) décrivent plusieurs corrélations utilisées pour différencier les pegmatites contenant des métaux rares des pegmatites stériles, y compris l’utilisation de ratios K/Rb, où Rb (rubidium) remplace K (potassium) dans les micas et le feldspath au cours de la cristallisation tardive. Trueman et Cerny ont noté qu’un ratio K/Rb de 160 indique un fractionnement croissant et que des ratios de 15 sont liés à des pegmatites hautement fractionnées contenant souvent une minéralisation en métaux rares, particulièrement en tantale (Ta), en niobium (Nb), en béryllium (Be), en césium (Cs) et en lithium (Li). Cela est illustré dans la figure 2, laquelle contient des exemples de données provenant d’un gisement de pegmatite LCT en Asie du Sud-Est, avec une bonne correspondance entre les données de laboratoire et les données pXRF pour les éléments clés.
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Figure 2. Données de laboratoire et données pXRF obtenues sur des pulpes de laboratoire provenant d’un gisement de pegmatite LCT, montrant une excellente correspondance entre (a) les données de laboratoire et les données pXRF pour le rubidium (Rb) ; (b) les données de laboratoire pour le lithium (Li) et le rubidium (Rb) ; (c) les données de laboratoire pour le lithium (Li) et les données pXRF pour le potassium (K) ; (d) les données de laboratoire et les données pXRF pour l’étain (Sn) ; (e) les données de laboratoire pour le lithium (Li) et les données pXRF pour le rubidium (Rb) ; et (f) les données de laboratoire pour le lithium (Li) et les données pXRF pour le potassium/rubidium (K/Rb). Données reproduites avec l’aimable autorisation d’Argo Metals Group et obtenues lors d’un projet d’exploration de pegmatites LCT en Asie du Sud-Est.
Il faut également noter qu’en raison des grains extrêmement grossiers qui composent les pegmatites, une bonne préparation et une bonne présentation des échantillons sont essentielles à l’obtention de résultats fiables. Dans cette optique, les analyseurs pXRF peuvent être utilisés pour :
- Identifier et évaluer la fertilité des roches mères granitiques pour déterminer leur potentiel d’accueil de pegmatites LCT. Les granites fertiles présentent des niveaux de rubidium (Rb), de césium (Cs), d’étain (Sn) et de tantale (Ta) élevés, ainsi que des ratios K/Rb plus faibles que les granites typiques.
- Différencier les pegmatites contenant des métaux rares des pegmatites stériles plus typiques à composition granitique, et différencier les pegmatites LCT des pegmatites NYF.
- Agir comme indicateur pour la teneur en lithium, car il y a une forte corrélation entre le lithium et les éléments indicateurs (le rubidium en particulier), et cette corrélation a été déterminée dans un levé d’orientation détaillé effectué avec des données de laboratoire de qualité suffisante (illustrées à la figure 2).
- Analyser directement les affleurements rocheux, les échantillons de sol de surface et les déblais de forage. En particulier, l’étain (Sn), l’antimoine (Sb) et l’arsenic (As) peuvent être utilisés efficacement pour cartographier les anomalies de surface où le lithium (Li), le césium (Cs), le potassium (K) et le rubidium (Rb) ont été utilisés et/ou sont épuisés.
- Analyser la composition chimique de roches entières (Mg, Al, Si, K, Ca et Fe) et les éléments traces immobiles (tels que Ti et Zr) pour la lithogéochimie afin de déterminer la stratigraphie des dépôts, l’altération et les zones des pegmatites.
