Cours SVE3 - géoressources. (3)

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Techniques de production de biocarburants à partir de la biomasse : A - Alcools et éthers 1 - Alcool éthylique ou éthanol Principes de base Tous les sucres en C6 fermentescibles, principalement le glucose et le saccharose, peuvent être convertis en éthanol et en dioxyde de carbone après fermentation. Celle-ci est anaérobie et catalysée par une enzyme produite par une levure : Saccharomyces Cerevisiae . Les équations des réactions de fermentation sont les suivantes : C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 ( Δ H = - 412 kJ/kg) glucose éthanol C 12 H 22 O 11 + H 2 O 4 C 2 H 5 OH + 4 CO 2 ( Δ H = - 479 kJ/kg) saccharose éthanol où Δ H représente l’enthalpie massique. Ces équations sont théoriques et leurs rendements sont appelés rendements de Gay-Lussac. Du fait de la fabrication inévitable de sous-produits divers et de levures, le rendement de Pasteur, égal à 94,7 % du rendement de Gay-Lussac, définit la production d’éthanol. 100 kg de sucre produisent respectivement 48,4 kg et 50,95 kg d’éthanol à partir de glucose ou de saccharose.

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Matières premières des sucres : Les sucres sont présents à l’état plus ou moins polymérisé dans le monde végétal. Les plantes dites sucrières ou saccharifères (betteraves à sucre, canne à sucre) produisent directement du saccharose et dans ce cas, le sucre fermentescible est extrait par diffusion. Les plantes amylacées telles les céréales produisent de l’amidon qu’il est nécessaire d’hydrolyser par des enzymes, les amylases. Les sucres obtenus sont alors un mélange de glucose et de maltose. La production de biocarburants génère aussi des coproduits tels les vinasses, résidus liquides de la distillation (qui sont utilisées principalement comme fertilisants de par leur richesse en matières minérales) ou encore les pulpes de betteraves et les drèches de blé riches en protéines et utilisées en alimentation animale. Les vinasses peuvent être également méthanisées et valorisées énergétiquement sous forme de biogaz ou être utilisées directement comme combustibles après leur concentration. Pour ce dernier usage, des essais effectués en mélange avec du fioul lourd en ont démontré la faisabilité industrielle.

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Technologie en cours Hydrolyse L’hydrolyse est appliquée industriellement à l’amidon des céréales avec 2 procédés : — la voie humide : le grain est moulu et ses constituants (son, gluten, amidon...) sont séparés de façon classique pour le son et en partie par lavage. Seul l’amidon est traité au cours de l’hydrolyse enzymatique puis fermenté. — la voie sèche : le grain est également moulu et la totalité de ses constituants subit l’hydrolyse enzymatique et la fermentation. Le débouché du coproduit principal, les drèches ( en anglais DDGS : Dried Distiller Grain and Solubles ), est très important. L’hydrolyse de la cellulose et des hémicelluloses est possible et a fait l’objet d’importants travaux de recherches dans le monde entier. Fermentation La fermentation traditionnelle des sucres en C6 (hexoses) est la principale voie industrielle de production de l’éthanol. De nombreux travaux de recherche ont abordé des fermentations différentes avec des bactéries, d’autres levures, voire même des champignons, et la fermentation des sucres en C5 (pentoses). Séparation de l’éthanol La technologie comprend deux étapes : la distillation et la déshydratation. La déshydratation conduit à l’éthanol anhydre (99,7 % minimum en masse) et elle est obtenue par au moins deux techniques : — la distillation azéotropique à la pression atmosphérique, en présence d’un solvant organique d’entraînement,

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— le tamisage moléculaire qui consiste à adsorber et désorber l’eau sur un support tel des zéolites synthétiques, ou des silicoaluminates métalliques, à structure cristalline très poreuse. Production et rendement du bioéthanol

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2 - Méthanol Le méthanol est produit abondamment dans le monde, à partir du gaz naturel. Il peut être produit également à partir de biomasse, et de bois en particulier. Le méthanol peut servir de constituant pour fabriquer des esters méthyliques d’huile végétale ou du MTBE ( méthyl - tertiobutyl -éther ). Les réactions qui conduisent à la production du méthanol : — production de gaz de synthèse à 800 - 1 000 °C, par gazéification de la matière solide, — synthèse du méthanol, avec un catalyseur sous une pression de 50 à 100 bar : CO + 2 H 2 CH 3 OH avec Δ H = - 110 kJ 3 - ETBE ( éthyl - tertiobutyl -éther) L’ETBE peut être produit industriellement à partir de différentes matières premières et de différents procédés à partir de l’éthanol et de l’ isobutène selon la réaction suivante : C 2 H 5 OH + H 2 C = C(CH 3 ) 2 CH 3 CH 2 OC(CH 3 ) 3 L’ isobutène est obtenu en raffinerie de pétrole.

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4 - MTBE ( méthyl - tertiobutyl -éther) Le MTBE peut être produit industriellement à partir de différentes matières premières et de différents procédés à partir de méthanol et d’ isobutène selon la réaction suivante : CH 3 OH + H 2 C = C(CH 3 ) 2 CH 3 O C(CH 3 ) 3 L’ isobutène est obtenu en raffinerie de pétrole de la même façon que pour produire l’ETBE. Le méthanol est obtenu dans 90 % des cas à partir de gaz naturel.

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B - Huiles végétales et leurs esters 1 - Huiles végétales non transformées chimiquement Les huiles végétales s’obtiennent classiquement par simple pressage de graines oléagineuses, suivi d’une extraction par solvant de l’huile résiduelle contenue dans le tourteau. Elles ont cependant une très forte viscosité et une faible aptitude à l’auto-inflammation (indice de cétane), qui les rendent plus difficiles à utiliser en l’état dans certaines conditions, à faible température, du fait de la longueur de leurs chaînes carbonées. Elles peuvent alors être transformées chimiquement, en raccourcissant ces chaînes, ce qui modifie leurs caractéristiques. Les huiles sont utilisées pures, filtrées et dégommées, c’est-à-dire après retrait d’une grande partie des phospholipides. C’est le cas, par exemple, des huiles de colza et de tournesol sont concernées par ces usages. 2 - Esters d’huiles végétales De nombreux esters peuvent être obtenus avec des caractéristiques différentes selon leur longueur de chaîne carbonée. Les acides gras des huiles végétales sont estérifiés couramment avec l’alcool dont la formule est la plus simple, le méthanol. L’éthanol peut être également utilisé, mais la purification de l’ester semble industriellement plus délicate que celle de l’ester méthylique. La réaction utilisée est dans ce cas la transestérification :

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La réaction est obtenue avec un catalyseur basique ou acide, à température modérée de 20 à 80 °C et à la pression atmosphérique. Dans le cas du colza, une 1 t d’huile est obtenue avec 2,55 t de graines, correspondant à la récolte d’une superficie de 0,85 ha, (avec une production moyenne de 30 quintaux/ha de graines). Un hectare de colza peut fournir dans ces conditions, 1 273 L ou 1 125 kg d’ester méthylique. Avec un rendement de 35 quintaux/ha de graines, cette production devient 1 485 L ou 1 312 kg d’ester méthylique.

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3 - Biogaz La méthanisation est une technologie de conversion énergétique de la biomasse et une technologie de dépollution. Ce procédé est utilisé pour le traitement des boues urbaines par les stations d’épuration, des effluents industriels, des déchets ménagers organiques et des déjections d’élevage. Il peut s’appliquer à la transformation de la plupart des végétaux si la teneur en ligno -cellulose est faible. La biomasse est traitée en réacteur, encore appelé digesteur, dont le volume est fonction des quantités à traiter : de quelques centaines à plusieurs milliers de mètres cubes. La fermentation anaérobie des matières organiques dure de 1 à 3 semaines et produit le biogaz contenant de 55 % à 80 % de méthane, soit environ 500 m 3 de méthane par tonne de matière organique dégradée. Il contient également 20 à 45 % de dioxyde de carbone, quelques dizaines à quelques milliers de ppm (parties pour million) d’hydrogène sulfuré et il est saturé en eau. Il peut également contenir des traces d’autres éléments selon la nature du substrat d’origine. Il est donc nécessaire de l’épurer pour l’utiliser comme carburant. Les réactions mises en œuvre permettent de distinguer trois étapes de dégradation de la biomasse : — l’hydrolyse du substrat en composés simples solubles, — l’ acidogénèse et l’ acétogénèse : formation d’acides volatils, d’ammoniac, de dioxyde de carbone, d’hydrogène et d’acide acétique,

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— la Méthanogenèse soit par dégradation de l’acide acétique (CH 3 COOH CH 4 + CO 2 ), soit par oxydation de l’hydrogène : CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O ou CH 3 COOH + 4H 2 2CH 4 + 2H 2 O C - Utilisation des biocarburants : Les alcools, tels l’éthanol ou le méthanol, ont été ou sont encore utilisés dans le monde, purs ou en forte proportion dans l’essence, avec des moteurs adaptés, mais seul l’éthanol est obtenu couramment à partir de la biomasse. L’utilisation la plus importante et en forte proportion concerne l’éthanol au Brésil avec des moteurs à essence modifiés ou des flottes captives, comme par exemple certains bus de Stokholm (moteurs Diesel légèrement modifiés). L’éthanol et ses dérivés oxygénés peuvent avoir une utilisation généralisée en faible proportion, comme co -carburant ou comme additif dans l’essence. Aux États-Unis, depuis 1978, il a été établi, après plusieurs années d’expérience, que le bio-éthanol pouvait être incorporé dans les essences à hauteur de 5 à 10 % en volume sans modification notable du niveau de performance des moteurs et sans aucun aménagement de ceux-ci. En France, un arrêté autorise, depuis 1987, l’incorporation de composés oxygénés jusqu’à des taux limites de 3 à 15 % en volume, selon la nature du produit (dont 5 % pour l’éthanol absolu et 15 % pour les éthers, dont l’ETBE).

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Aux États-Unis, l’incorporation d’éthanol est réglementée par la quantité maximale d’oxygène dans le mélange, soit 3,7 % en masse, ce qui correspond à environ 10 % en volume. Le mélange est appelé dans ce cas gasohol . Des réglementations fédérales, mais aussi relevant de certains États, définissent l’usage de l’oxygène associé à des essences reformulées pour certaines zones à fort risque de pollution (Californie par exemple). Cette option à 5 % d’éthanol a été testée en France par l’IFP dans les années 1980, et proposée au public. La distribution d’essence éthanolée a cependant été abandonnée au début des années 1990. Le Brésil a également largement pratiqué le mélange d’éthanol anhydre dans l’essence avec un taux de 22 %.

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Formation des polluants La combustion dans les moteurs génère des émissions de polluants gazeux, liquides et solides qui sont rigoureusement réglementées. Les législations antipollution impliquent des dispositions relatives à la quantité de polluants rejetés et également aux caractéristiques et à la composition des carburants. Les polluants d’origine automobile sont de différents types. Il s’agit principalement : — des pertes d’hydrocarbures par évaporation, concernant presque exclusivement les moteurs à essence, — d’hydrocarbures imbrûlés, correspondant, en réalité, à des transformations chimiques plus ou moins complètes du carburant, — de monoxyde de carbone, — d’oxydes d’azote (NO et NO 2 ) désignés par le sigle NO x , — de particules très fines émises surtout par les moteurs diesel, — d’anhydride sulfureux (SO 2 ) et sulfurique (SO 3 ) dont le rejet est lié à la présence de soufre dans le carburant.

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Contextes de formation des roches mères potentielles d’hydrocarbures

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Conditions de genèse, d’évolution et de piégeage des combustibles fossiles

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Overburden Rock Seal Rock Reservoir Rock Source Rock Underburden Rock Basement Rock Top Oil Window Top Gas Window Geographic Extent of Petroleum System Petroleum Reservoir (O) Fold-and-Thrust Belt (arrows indicate relative fault motion) Essential Elements of Petroleum System (modified from Magoon and Dow, 1994) O O Sedimentary Basin Fill O Stratigraphic Extent of Petroleum System Pod of Active Source Rock Extent of Prospect/Field Extent of Play Coupe schématique d’un système pétrolier (Cas du Foreland Basin)

Génération, migration et piégeage des hydrocarbures:

Seal Reservoir rock Seal Migration route Oil/water contact (OWC) H.C. accumulation in the reservoir rock Top of maturity Source rock Fault (impermeable) Génération, migration et piégeage des hydrocarbures Seal

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La matière organique (MO) est un constituant ubiquiste (mais minoritaire) des roches sédimentaires, au même titre que les minéraux ou les débris d'organismes. L'abondance de la MO varie en moyenne de 2% (poids) dans des sédiments argileux de plateforme continentale à environ 0,4% dans des sédiments profonds océaniques. Elle peut aussi être un des constituants majeurs (jusqu'à 90 % poids en MO) pour les sédiments formant des roches carbonées telles que les charbons, la tourbe et les roches mères de pétroles. Le carbone sédimentaire immobilisé sous cette forme représente une quantité estimée à 25000 fois la masse des organismes vivant à un instant donné sur Terre

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Origines de la MO sédimentaire et processus d'accumulation Organismes source : L'origine de la MO sédimentaire est d'une part allochtone ( apports par les fleuves de débris de végétaux supérieurs ) et d'autre part autochtone ( dérivée de l'activité biologique dans la colonne d'eau ). Cette dernière est liée : à la production phytoplanctonique primaire qui résulte de l'activité photosynthétique dans la zone euphotique (de 0 à environ 50 m de profondeur) de cyanobactéries, de bactéries photosynthétiques vertes et pourpres et d' eukaryotes (comme les diatomées, les dinoflagellés et les coccolithophoridés ), au jeu de différents organismes hétérotrophes tels que le zooplancton (ex. broutages par radiolaires et foraminifères) et les bactéries aérobie et anaéorobies (dégradations enzymatiques).

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D’un point de vue chimique, les organismes en question sont constitués des mêmes grandes familles de composés biosynthétiques : protéines, sucres, lipides, cellulose, lignine, …, avec des structures chimiques et des proportions variées. La nature et la composition de la MO sédimentaire reflètent la complexité des mélanges liés à la nature des sources biologiques à l’origine (organismes marins, continentaux, lacustres, végétaux supérieurs, bactéries, microroganismes , …).

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Sédimentation et préservation de la M.O.S. en fonction de la nature du bassin de sédimentation

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Environnements oxiques : (Conditions défavorables : O 2 > M.O.) CH 2 O + O 2 ===> CO 2 + H 2 O Environnements anoxiques : (Conditions favorables : M.O. > O 2 ) 2CH 2 O + (H 2 ++ ) SO 4 = ===> 2CO 2 + 2H 2 O + H 2 S Anoxie : la demande en O 2 > O 2 disponible Contexte d’oxydation / réduction de la M.O. en fonction de la nature des environnements de dépôt

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Composition de la MO dans les roches sédimentaires anciennes ( D’après Tissot et Welte , 1978 )

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Préservation de la M.O.S. : Dépôt de M.O.B. morte + Sédiments – O 2 libre + compaction Shales = Schistes ( sédim .) = Laminites Minéraux + M.O. + H 2 O + …

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Au cours du stade précoce de la sédimentation de la matière organique, celle-ci est largement insoluble, en particulier dans les solvants organiques. Elle est essentiellement constituée de kérogène immature. Selon leur origine et leur degré d’évolution, les kérogènes présentent des compositions élémentaires très différentes. Placés dans un diagramme H/C atomique vs O/C atomique ( Van Krevelen ), on distingue trois principaux types de matière organique : 1 - M.O. de type I , avec, au cours de la diagenèse précoce, des rapports H/C élevés (de l’ordre de 1,5) et des rapports O/C très faibles (environ 0,1). Ce type de matière organique est donc, à l’origine , fortement hydrogéné et faiblement oxygéné (abondance de longues chaînes hydrocarbonées linéaires). La M.O. de type I est essentiellement d’origine algaire ou bactérienne et se dépose dans des milieux très confinés (excellente stratification de la colonne d’eau) de type lacustre d’eau douce , où les conditions de préservation sont excellentes. Exemple 1 : Green River Formation (Bassin de l’ Uinta , Utah, Colorado, USA), d’âge éocène, Exemple 2 : Lac Tanganyika, actuel

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2 - M.O. de type II , avec, au cours de la diagenèse précoce, des rapports H/C moyens (de l’ordre de 1,3) et des rapports O/C également moyens (environ 0,15). Et, donc, ce type de matière organique est, à l’origine , moyennement hydrogéné et oxygéné, avec moins de composés hydrocarbonés et plus de composés oxygénés que dans la M.O. de type I. La M.O. de type II dérive fondamentalement du phytoplancton, du zooplancton et se dépose dans des milieux marins plus ou moins confinés (bassins fermés ou bassins ouverts avec couche à minimum d’oxygène). Exemple 1 : Schistes du Toarcien inférieur (Bassin de Paris), Exemple 2 : Mer Noire, actuel. 3 - M.O. de type III , avec, au cours de la diagenèse précoce, des rapports H/C très faibles ( < 1) et des rapports O/C très forts (pouvant atteindre 0,5). Ce type de matière organique, qui est à l’origine , faiblement hydrogéné et fortement oxygéné, dérive fondamentalement des végétaux supérieurs riches en composés ligno -cellulosiques ( domaines deltaïques , en particulier). Exemple 1 : Crétacé supérieur (Bassin de Douala, Cameroun), Exemple 2 : Miocène, (Delta de la Mahakam, Indonésie).

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(I) = M.O. lacustres d’eaux douces (II) = M.O. marines (III) = M.O. continentales Représentation sur un diagramme van Krevelen des rapports atomiques (H/C vs O/C) à partir des données de l’analyse élémentaire des kérogènes issus de matières organiques d’origines et de natures différentes : les différentes familles de M.O. montrent une ségrégation géochimique évidente, en rapport avec des compositions chimiques différenciées, à l’origine.

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Analyse élémentaire : diagramme van Krevelen

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Diagenèse = Expulsion : CO 2 + H 2 O + CH 4 (Biométhane) Catagenèse = Expulsion d’HC liquides + Gaz humides Métagenèse = Expulsion d’HC gazeux (Gaz secs) Fenêtre à huile M.O. immature : pas de genèse d’HC Fenêtre à gaz (secs) M.O. totalement altérée Type de M.O. Nature de la M.O. I Lacustre II Marine III Continentale

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Stades d’évolution diagénétique Domaine de maturité de la M.O. Principaux composés organiques générés (expulsés) P.R. Vitrinite (%) Diagenèse Immature H 2 O + CO 2 + Composés azotés et oxygénés (Acides aminés + composés humiques + …) + Bio CH 4 Catagenèse Fenêtre à huile + Gaz humides Prédominance des huiles Prédominance des gaz Métagenèse Gaz secs Gaz secs CH 4 (Méthane sec) 0,5 1,3 4,0 2,0 (-) (+)

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Le pétrole en Tunisie

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Exemple de prospection sismique 2D et 3D dans l’extrême Nord de Tunisie

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Profil sismique régional en offshore dans l’extrême Nord tunisien

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1 3 2 Exemples de suintements naturels d’hydrocarbures ( oil shows ) : 1 : nappes de surface 2 : carottes de forage 3 : microfractures dans les roches

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El Kef – Suintement de pétrole au niveau des faciès Bou Dabbous (Yprésien) Suintement de pétrole à travers les fractures dans les calcaires à Nummulites (El Garia , Yprésien) au front du barrage Kasseb

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Principales concessions pétrolières en Tunisie

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Ressources minérales : quelques notions et données de base

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43 Les matières premières sont des substances utiles, naturellement concentrées, provenant de la croûte terrestre et pouvant être classées en : ressources organiques : charbons, pétrole, gaz, biomasse, … ressources minérales : eau, matériaux utiles, minerais, … Les teneurs massiques moyennes en principaux éléments de la croûte terrestre sont consignées dans le tableau ci-joint En général, les teneurs massiques moyennes en éléments chimiques dans la croûte sont souvent faibles, mais les minerais sont le résultat d’une concentration anormalement élevée en minéraux riches en ces éléments. Elément Chimique (symbole) Teneur massique (%) Oxygène (O) 45,5 Silicium (Si) 27,2 Aluminium (Al) 08,3 Fer (Fe) 06,2 Calcium (Ca) 04,7 Magnésium (Mg) 02,8 Sodium (Na) 02,3 Potassium (K) 01,8 Chrome (Cr) 00,01 Zinc (Zn) 00,01 Plomb (Pb) 00,001 Azote (N) 00,002 Soufre (S) 00,034

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Mine Bingham Cu porphyry , Utah

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La définition d’un gisement est uniquement liée au facteur de concentration par rapport au tableau d’abondance relative des éléments sur Terre (Clarke). Un gîte minéral devient un gisement lorsqu’il est exploitable économiquement

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Raguin (1946 ) définit un gisement minéral comme "une concentration locale exceptionnelle de substances minérales, qui sont ailleurs diffuses dans l'écorce terrestre à faible teneur". Cette concentration n'est pas toujours exploitable. La notion de gisement va donc au-delà des contraintes momentanées du marché de la ressource en question. D’un point de vue économique, un gisement est une concentration minérale exploitable avec profit. D’un point de vue géochimique, un gisement est un site de la croûte terrestre marqué par une concentration anormale en un ou plusieurs éléments chimiques, de sorte que la concentration en question atteigne le seuil d’exploitation économiquement rentable. Le facteur de concentration géochimique est, par définition, le taux d'enrichissement local en un élément chimique par rapport à son abondance dans la croûte ( clarke ).

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Elément Teneur moyenne dans la croûte continentale Teneur d’exploitation Facteur de concentration Taille des gisements géants (Mt) Al 8.1 % 30 % 4 Cu 0.005 % 0.5 – 2 % 100 - 400 Ag 0.1 ppm 150 - 300 g/t 1500 - 3000 Fe 7,4 % 60 % 8 Ti 0,54 % 35 % 65 Ni 0,011 % 3 % 270 > 5,8 Zn 0.007 % 4 % 600 Pb 16 ppm 10 % 1 250 > 1.6 Sn 2,5 ppm 1 % 4 000 > 0,25 Au 0,3 ppb ( 0.003 ppm ) 10 g/t (= 10 ppm ) 30 000 > 0,00034 Concentrations métalliques et facteurs de concentration (enrichissement) des gîtes métallifères :

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Ressources métalliques, pour l’industrie et la technologie (fer, aluminium, etc.) ; Matériaux de construction (gravier, sable, marbre, argiles, briques, céramiques, etc.) ; Ressources agronomiques (engrais, à base de : P, N, S, K, Ca) Minerai à usage de chimie industrielle (pétrochimie, pharmacie, etc ) Autres usages (pierres précieuses, cosmétique, aliments, etc.) Ressources énergétiques (Cours détaillé, S6 ) Bauxite ( Al) Chalcopyrite ( Cu) Halite ( NaCl ) Charbon (C) Elle est basée sur l’usage courant des substances utiles associées à ces minéralisations : Bases de classification des ressources minérales :

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Les ressources minérales sont des concentrations ou indices de minéralisation d'une substance naturelle solide organique ou inorganique présente au sein de (ou déposée sur) la croûte terrestre, dont la forme, la quantité et la teneur (ou qualité) sont telles qu'elles présentent des perspectives raisonnables d'extraction rentable. Les réserves minières constituent une partie des ressources minières pouvant être exploitées légalement et à profit. Les recettes dégagées devraient permettre de couvrir la totalité des frais et des coûts opératoires, y compris l’amortissement des investissements à venir en équipements et en infrastructures liés à leur exploitation. Notions de ressources et réserves minérales :

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I - Ressources minérales : Concentrations ou indices minéralisés d'une substance naturelle solide… dont la forme, la quantité et la teneur ou qualité sont telles qu'elles présentent des perspectives raisonnables d'extraction rentable. 2 - Ressources minérales présumées : C’est la partie des ressources minérales dont on peut estimer la quantité et la teneur ou qualité sur la base de preuves géologiques et d'un échantillonnage restreint et dont on peut raisonnablement présumer, sans toutefois la vérifier, de la continuité de la géologie et des teneurs. L'estimation est fondée sur des renseignements et un échantillonnage restreints, recueillis à l'aide de techniques appropriées à partir d'emplacements tels des affleurements, des tranchées, des puits, des chantiers et des sondages. Définitions et nomenclature de Ressources minérales :

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3 - Ressources minérales indiquées : C’est la partie des ressources minérales dont on peut estimer la quantité et la teneur ou qualité, la densité, la forme et les caractéristiques physiques avec un niveau de confiance suffisant pour permettre la mise en place appropriée de paramètres techniques et économiques en vue de justifier la planification minière et l'évaluation de la viabilité économique du dépôt. L'estimation est fondée sur des renseignements détaillés et fiables relativement à l'exploration et aux essais, recueillis à l'aide de techniques appropriées à partir d'emplacements tels des affleurements, des tranchées, des puits, des chantiers et des sondages dont l'espacement est assez serré pour émettre une hypothèse raisonnable sur la continuité de la géologie et des teneurs. 4 - Ressources minérales mesurées : C’est la partie des ressources minérales dont la quantité et la teneur ou qualité, la densité, la forme et les caractéristiques physiques sont si bien établies que l'on peut les estimer avec suffisamment de confiance pour permettre une considération adéquate de paramètres techniques et économiques en vue de justifier la planification de la production et l'évaluation de la viabilité économique du dépôt. L'estimation est fondée sur des renseignements détaillés et fiables relativement à l'exploration et aux essais, recueillis à l'aide de techniques appropriées à partir d'emplacements tels des affleurements, des tranchées, des puits, des chantiers et des sondages dont l'espacement est assez serré pour confirmer à la fois la continuité de la géologie et des teneurs.

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II - Réserves minérales : C’est la partie économiquement exploitable des ressources minérales mesurées ou indiquées, démontrée par au moins une étude préliminaire de faisabilité. Les réserves minérales comprennent les matériaux de dilution et des provisions pour pertes subies lors de l'exploitation. L’étude préliminaire de faisabilité consiste à définir : - la méthode de minage (en cas d’exploitation souterraine), - les limites de la fosse (en cas d’exploitation à ciel ouvert), - la méthode de traitement du minerai, - l’analyse financière suffisamment complète (technique, ingénierie, légal, opération, économique, social, environnemental, …) pour que l’on puisse déterminer quelle partie des ressources peut être classée réserves. 1 - Réserves minérales probables : C’est la partie économiquement exploitable des ressources minérales indiquées et, dans certains cas, des ressources minérales mesurées, démontrée par au moins une étude préliminaire de faisabilité. 2 - Réserves minérales prouvées : C’est la partie économiquement exploitable des ressources minérales mesurées, démontrée par au moins une étude préliminaire de faisabilité.

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Principales formes de minéralisations : Syngénétique : se dit d'une minéralisation qui s'est formée en même temps que la roche encaissante (qui est en même temps, source de minéralisation). Exemple : sulfures massifs volcanogènes (Indonésie, Thaïlande, Philippines, …) ; faciès Bahloul (Cénomanien – Turonien) en Tunisie septentrionale (zone des dômes) riche en sulfures de Zn + Pb. Épigénétique : se dit d'une minéralisation (tardive) qui s'est formée après la mise en place de la roche encaissante. Exemples : filons de quartz aurifères, minéralisations de Cu de type lits rouges (bandes), … Stratabound : se dit d'une minéralisation qui est uniquement encaissée par une unité de roche encaissante (sans rapport avec la minéralisation en question). Stratiforme : corps minéralisé ayant la forme d'une strate, soit une forme tabulaire, et qui est concordant avec la stratigraphie encaissante. Ce type de minéralisation est souvent observé dans des gîtes syngénétiques.

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Les termes utilisés par les géologues miniers sont précis et reposent, pour l’essentiel, sur la morphologie des gisements. Cela revêt une grande importance aussi bien pour l’exploration ou l’exploitation d’un gisement que pour l’établissement des conditions de genèse du gîte. Un indice est une indication de la présence de minéralisation sans valeur économique. Les anglo-saxons utilisent le terme d' occurrence . Un corps minéralisé ( Orebody ) correspond à une continuité de minéralisations utiles concernées par des travaux miniers. Généralement, son étendue ne dépasse pas 1 Km. “ A continuous, well-defined mass of material of sufficient ore content to make extraction economically feasible " (Bates & Jackson, 1987). Un champ minier correspond à l’association d’un groupe de plusieurs corps minéralisés, dont l’étendue globale n’excède pas généralement les 10 Kms. Un district de minéralisation correspond à l’association de plusieurs champs miniers. L’étendue d’un district peut atteindre, voire dépasser une centaine de Kms. Une province (aire) métallifère est une vaste zone, dont l’étendue peut atteindre plusieurs centaines de Kms, où on assiste à une forte concentration en gîtes appartenant à la même famille de minéralisations. C’est le cas, par exemple, de la ceinture plombo -zincifère circum - méditerrannée .

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Métaux de fer (ferreux) et alliages ferreux ( iron and iron alloys ) Fe , Mn, Cr, Ni, Co, Mo, V Métaux n on ferreux (métaux de base, base metals ) Cu , Pb, Zn, Sn, Cd, Sb, Bi, Hg Métaux p récieux ( precious metals ) Au , Ag et PGE * Autres métaux Be , As Métaux l égers ( light metals ) Al, Mg, Ti * Groupe PGE = Platine, Ruthénium, Rhodium, Iridium, Osmium Classification générale des métaux ( 12 % de la valeur marchande des matières premières minérales ) :

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Céramiques et matériaux de construction Quartz, feldspaths, sables , graviers, carbonates, argiles, marbre et pierres marbrières, … Substances minérales c himiques S, sels, fluorine, barytine, … Isolants Amiante, micas, … Pigments Argiles, diatomite, barite, … Engrais Phosphates, azote, potassium, … Gemmes et pierres précieuses Diamant, émeraude, saphirs , rubis , … Hydrocarbures Pétrole et gaz Roches carbonées Charbons Combustibles radioactifs U , Th Classification générale des ressources énergétique ( ~ 75 % de la valeur marchande des matières premières ) : Classification générale des ressources minérales non métalliques (non- metallics or industriel minerals ) ( ~13 % de la valeur marchande des matières premières ) :

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Principales ressources minérales K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ,3H 2 O Exemple : pour l’Uranium (et le Vanadium), la minéralisation la plus connue est celle de type Carnotite ( Potassium Uranyl Vanadate hydraté ) , minéral de type sédimentaire.

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Tableau des principaux minéraux les plus communs dans les différents groupes de minéralisations et leurs usages les plus courants

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En Tunisie, de nombreux gisements métallifères (plomb, zinc, fer, baryum et fluor) ont contribué durant des décennies au développement des activités industrielles et économiques du pays. Le cuivre, l’argent, le cadmium, l’arsenic, le mercure et le manganèse sont des éléments accessoires. L’or se trouve à de très faibles teneurs (0,1 à 0,3 g/t). Le bilan d'un peu plus d'un siècle d'exploitation minière (1890 - 2007) est la production de : 2 Mt (million de tonnes) de Pb métal ; 1.2 Mt de Zn métal ; 1 Mt de fluorine ; 1 Mt barytine ; et 35 Mt de fer métal. Ces substances sont extraites de gîtes métallifères localisés essentiellement en Tunisie du Centre-Nord, dans des formations géologiques d’âges variés allant du Trias au Mio -Pliocène. Mais, suite à la fermeture successive des mines métalliques (Hammam Zriba et Hammam Jedidi , de Fedj Hassene et El Akhouat en 1992 ; de Bou Grine, Bou Jaber et Fedj el Adoum en 2005), l’exploitation des ressources métallifères en Tunisie est plutôt en crise, même si dans la perspective de remontée des cours mondiaux et le concours de la recherche – développement, le secteur pourrait connaitre une relance.

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