février 2013

Mieux comprendre

Par Zoë Macintosh

Grâce aux innovations électroniques modernes, des capteurs de gravité de la taille de balles de golf peuvent se glisser dans les trous de forage les plus minces | Courtoisie de Scintrex


Les corps minéralisés plus faciles à repérer, principalement les gisements de surface, ont déjà été trouvés, alors que les mines de demain sont ensevelies dans des profondeurs et des terrains qui repoussent les limites de l’exploration. Toutefois, les avancées et les applications novatrices de la technologie existante étendent les frontières de la découverte pour aider les explorateurs à repérer de façon plus précise le minerai économiquement suffisant, autant avant que pendant le forage.

Nouveaux capteurs géophysiques

Dans les territoires inexplorés du Canada, les mineurs utilisent déjà des levés cartographiques de l’énergie réfléchie par les conducteurs de subsurface bombardés d’ondes électromagnétiques. Lors de leur découverte du gisement de nickel de Reed Lake, au Manitoba, les mineurs ont utilisé la méthode de façon instrumentale. Cependant, la commercialisation de deux instruments géophysiques au cours de la dernière année étend la visibilité des corps minéralisés de subsurface à une profondeur sans précédent : les bobines de champ bipolaire et microdétecteurs de gravité.

Un million de fois plus sensibles que les magnétomètres classiques, les bobines de champ bipolaire, comme l’ARMIT, développée par Abitibi Geophysics, rivalisent avec les coûteux dispositifs d’interférence quantique supraconducteurs (SQUID) grâce à leur sensibilité pour détecter le minerai conducteur couvert d’un profond mort-terrain. La technologie tire son origine de l’industrie médicale et a ensuite été modifiée pour une application géophysique par le Dr James Macnae, professeur de géophysique à l’université Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT), en Australie.

Les magnétomètres, ou capteurs à bobine électromagnétique, mesurent le flux électromagnétique à travers une boucle de fils de cuivre pour détecter de très petits champs magnétiques à proximité. Les autres capteurs à bobine électromagnétique utilisés par Abitibi Geophysics ont détecté des gisements jusqu’à une profondeur de 450 mètres. Les bobines ARMIT de prochaine génération étendent la portée des levés électromagnétiques jusqu’à 1 000 mètres, selon Roman Wasylechko, directeur du marketing de l’entreprise.

En septembre dernier, l’entreprise a terminé le premier levé de terrain au moyen de la technologie ARMIT, commercialisée en 2012. Selon Wasylechko, les résultats obtenus sur le site d’essai de Caber, au Québec, ont démontré que le capteur a défini une image « exceptionnellement claire » des substrats rocheux de sédiments couverts d’un mort-terrain conducteur.

La sensibilité femtotesla et le rapport signal/bruit élevé qu’offrent l’ARMIT n’étaient proposés que par le dispositif SQUID, développé par l’Institut des technologies photoniques (IPhT), en Allemagne. Les deux versions du dispositif SQUID, « haute » et « basse » température, nécessitent un refroidissement cryogénique dans une chambre à vide à l’intérieur de l’appareil. Contrairement à ces dispositifs, la bobine ARMIT fonctionne à température ambiante, explique Wasylechko. Un nanomatériau, placé dans la cavité de la bobine, permet aux courants internes et aux champs magnétiques connexes de circuler longtemps sans s’atténuer, semblable à la réaction des supraconducteurs à l’égard d’un stimuli électromagnétique, mais sans avoir besoin d’une résistance nulle.

« À mon avis, si on trouve un moyen de réduire le coût de ces dispositifs, ils remplaceront les instruments électromagnétiques dans l’exploration minière », affirme Dennis Woods de Discovery International Geophysics, une entreprise canadienne qui utilisait des capteurs SQUID haute température pour mieux définir le célèbre gisement Lalor dans la région de Snow Lake, une formation à fort tonnage trouvée à 1 200 mètres sous la surface. Selon Woods, bien que les bobines de champ bipolaire soient moins sensibles que les dispositifs SQUID à très basses fréquences, leur prix moins élevé pourrait permettre leur utilisation dans un réseau distribué de 50 ou plus afin d’améliorer de façon importante l’imagerie électromagnétique souterraine. En comparant l’application future aux levés sismiques actuels utilisés pour l’exploitation pétrolière, Woods ajoute : « La technologie se rapproche de plus en plus des échographies pratiquées sur une femme enceinte. [Les explorateurs miniers] veulent des images qui sont tout aussi bonnes. » Discovery International élabore actuellement sa propre version commerciale de la bobine de champ bipolaire en collaboration avec l’entreprise de San Diego, GroundMetrics.

Dans le domaine du levé gravimétrique, un outil longtemps attendu, dont profitaient les explorateurs du secteur pétrolier, offre déjà un avantage aux explorateurs miniers. Gravilog, fabriqué par Scintrex (Concord, Ontario), est le premier et seul détecteur de gravité pouvant être inséré dans les trous de sonde de faible diamètre propres à l’exploration minière.

Les levés gravimétriques mesurent les changements de gravité subtils créés par les structures massives à proximité. Leur importance pour l’exploration provient de leur capacité à distinguer les métaux lourds, comme le cuivre, des conducteurs à faible densité, comme le graphite, qui ont la même apparence sur les levés électromagnétiques. « Si vous commencez à forer tous vos conducteurs, vous ferez rapidement banqueroute », affirme Chris Nind, président-directeur général de Scintrex. L’entreprise a conçu le capteur d’un diamètre de deux pouces avec le financement de CAMIRO, un consortium minier sensible aux besoins de l’industrie. Dans le passé, les instruments de mesure de gravité de trous de sonde étaient deux fois plus grands et limités aux grands trous utilisés pour l’exploration pétrolière.

Comme l’outil ne peut que détecter la masse des structures souterraines hors trous, le Gravilog offre aux explorateurs des premières estimations sur le tonnage d’un corps minéralisé, ce qui a « une grande valeur pour les entreprises minières », explique Nind. Parce qu’il détecte l’excès de masse à quelques centaines de mètres du trou, l’instrument réduit également le nombre de trous de forage nécessaires au début et, par le fait même, les coûts liés au forage.

Pour les températures inférieures à 75 degrés Celsius et les pressions inférieures à 4 500 livres par pouce carré (lb/po2), le Gravilog peut être utilisé dans des trous dont la profondeur excède deux kilomètres, indique Nind.

Eric Gilbert d’Abitibi Geophysics fait des levés avec un assemblage de capteurs ARMIT à Matagami, Québec. La boîte grise convertit les variations électromagnétiques captées au centre de chaque baguette noire, ou capteur ARMIT, en données numériques. | Courtoisie de Abitibi Geophysics


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