novembre 2014

Karst : un dédale minier

La topographie karstique peut contenir d'impressionnants gisements minéraux et peut également rendre extrêmement complexe la gestion de l'eau

Par Ian Ewing

L’eau est l’une des préoccupations premières de l’exploitation minière. Si elles ne sont pas correctement gérées, les venues d’eau peuvent déstabiliser les talus de mines, inonder les mines souterraines et avoir un effet désastreux sur les calendriers de production. Comme l’indique Geoff Beale, hydrologue minier chez Schlumberger, la gestion de l’eau peut effectivement constituer, dans certains cas, le coût externe le plus élevé d’une exploitation minière (de 5 à 25 % du budget d’exploitation d’une mine, parfois plus). On rencontre les hydrogéologies les plus imprévisibles (qui sont également les gisements de minerai les plus lucratifs) dans les zones karstiques.

Le karst est une topographie particulière, où le paysage est façonné par le phénomène de dissolution sélective des roches carbonatées (en particulier des calcaires et des dolomies) par l’eau devenue acide pendant les précipitations et l’infiltration dans le sol. Cette dissolution des roches crée des réseaux d’évacuation souterrains caractérisés par des fractures agrandies par dissolution, des dolines, des pertes de cours d’eau, des puits et des grottes qui, ensemble, recueillent une grande quantité d’eau et la déversent dans des sources karstiques. Ces réseaux ont beau renfermer certaines des destinations les plus spectaculaires au monde pour les passionné(e)s de spéléologie, ils peuvent s’avérer décourageants pour les hydrogéologues miniers.

On rencontre des structures karstiques dans le monde entier, dès lors que les roches carbonatées sont exposées aux eaux de surface ou souterraines. Les propriétés du modelé karstique, et notamment les grandes fissures, en font un hôte parfait pour la minéralisation métallique. David Evans, directeur général de FloSolutions, une société d’expertsconseils en hydrogéologie spécialisée dans le karst, cite à titre d’exemple la ceinture de roches calcaires des Andes péruviennes, qui s’étend sur plus de 2 000 kilomètres et représente seulement 13 % de la surface des Andes, mais renferme environ 50 % des mines métallifères du Pérou, dont la mine d’Antamina. Du Nevada à la Zambie et de la Pologne à l’Indonésie, de nombreux projets portent sur le karst et sont dotés des plus grandes opérations d’assèchement de la planète.

Dans les régions karstiques, les cavités et les conduits dans la roche carbonatée constituent les principaux modes de transport des eaux souterraines. Les systèmes complexes de fractures et de failles du karst créent des voies discrètes et volumineuses d’acheminement des eaux souterraines qui ne sont pas conformes aux modèles hydrogéologiques de perméabilité. Pire encore pour la future société minière, les caractéristiques hydrogéologiques de ces régions peuvent être si interconnectées que la région pourrait présenter une surface de rabattement (diminution de charge hydraulique) de plus de 400 kilomètres carrés. De ce fait, la mine Goldstrike de Barrick surveille les niveaux de l’eau sur une superficie de plus de 15 000 kilomètres carrés (km2) autour de sa mine, en partie pour s’assurer que les activités d’exploitation minière et d’assèchement n’aient pas d’impact négatif sur les aquifères environnant. Ce genre de surveillance minutieuse est indispensable car les sources et les drains karstiques sont très difficiles à trouver et à mettre en corrélation, et également car la modélisation précise du réseau souterrain est pratiquement impossible.

Pour les sociétés minières, la caractérisation de la géologie karstique est néanmoins vitale. Toutes les activités, du forage à l’exhaure en passant par la conception des talus de mine et la sélection d’un site pour la digue à stériles, dépendent de la capacité des hydrogéologues à organiser et à gérer les systèmes des eaux souterraines autour d’une mine. La viabilité économique même d’une mine pourrait dépendre de l’aptitude d’un hydrogéologue à caractériser en toute confiance une zone karstique. Suivant : Forage et exhaure

Traduit par Karen Rolland


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