Novembre 2009
Terres rares et lithium :
une nouvelle vague d'exploration au Québec
Patrice Roy et Charles Gosselin
Géologie Québec
Les métaux rares comme le lithium et les éléments des terres rares connaissent un regain d’intérêt en exploration minérale. En effet, ces métaux de haute technologie sont de plus en plus en demande pour une multitude d’usages liés à l’énergie, aux transports et aux télécommunications. De plus, la Chine, qui produit 95 % des terres rares à l’échelle mondiale, a annoncé au début de septembre 2009 son intention de réduire sa production et ses exportations pour protéger ses ressources.
Le lithium
Le lithium est l’élément chimique solide le plus léger. Il est mou, de couleur blanc argenté, s’oxyde facilement au contact de l’air et de l’eau et appartient au groupe des métaux alcalins. Il est utilisé notamment dans les verres et les céramiques, les graisses lubrifiantes, en pharmacologie et dans les polymères. Récemment, la consommation de lithium pour la fabrication de batteries, notamment celles au lithium-ion utilisées pour les téléphones cellulaires, les ordinateurs, les outils et les voitures électriques et hybrides, a fortement augmenté.
Le lithium se trouve principalement dans deux types de gisements : dans les saumures de bassins évaporitiques riches en lithium et dans les pegmatites à spodumène associées à des complexes intrusifs peralumineux. Actuellement, la production de lithium provient majoritairement des saumures d’Amérique du Sud. En 2007, d’après les données de la Commission géologique des États-Unis (USGS), le Chili était le principal producteur de lithium (43 % de la production mondiale), suivi par l’Australie (27 %), la Chine (12 %) et l’Argentine (12 %). La Russie, les États-Unis, le Canada et le Zimbabwe sont également d’importants producteurs de lithium. La Bolivie possède les plus importantes ressources non exploitées devant le Chili et l’Argentine. Le lithium extrait se transige à environ 3 $ US la livre sous forme de carbonate de lithium.
Au Québec, les minéralisations en lithium se trouvent principalement dans les pegmatites granitiques peralumineuses riches en Li-Be-Ta-Cs-Rb (type 1) (Format PDF, 4 Mo). Le lithium se trouve le plus souvent associé à du spodumène mais aussi à d’autres minéraux comme la pétalite et le lépidolite. Plusieurs indices ont été identifiés à la Baie James autour des ceintures volcanosédimentaires de Frotet-Evans, à l’est du lac Mistassini, et d’Eastmain, au sud du réservoir Opinaca (notamment le projet Cyr de Lithium One). D’autres indices sont connus dans la Sous-province de Pontiac au Témiscamingue, et autour des batholites de Preissac et de La Corne, en Abitibi. Historiquement, la mine Québec Lithium (production de 907 200 t à 2,4 % Li2O) a été exploitée à La Corne de 1955 à 1965. Actuellement, la compagnie Canada Lithium Corp. y effectue des travaux d’exploration dans le but de remettre le dépôt en production.
Les terres rares
Les éléments des terres rares (ÉTR) regroupent 17 éléments chimiques relativement abondants dans la croûte terrestre : les lanthanides (15 éléments), le scandium et l’yttrium. Ils sont subdivisés en deux groupes, soit les terres rares légères, plus abondantes, et les terres rares lourdes, plus rares. Les ÉTR sont utilisés dans une multitude d’applications, notamment dans le raffinage du pétrole et la fabrication de verres et céramiques, de batteries rechargeables, d’éoliennes, de iPods, de téléviseurs, d’ampoules lumineuses ultra-efficaces, de systèmes de radar, de convertisseurs catalytiques, de superconducteurs et d’aimants permanents (notamment utilisés dans les moteurs électriques). Le prix des éléments des terres rares varie énormément en fonction de la demande et de la rareté, les terres rares lourdes ayant généralement une plus grande valeur.
Les minéralisations en terres rares se trouvent habituellement associées à des complexes intrusifs alcalins ou peralcalins (granite, syénite, carbonatite, pegmatite), à des minéralisations d’oxydes de fer polymétalliques, à des placers ou paléoplacers à monazite et à des skarns. Les principaux minéraux de terres rares exploités sont la bastnaésite et la monazite.
En 2007, la Chine produisait plus de 96 % des terres rares (120 000t, USGS, 2009), le reste de la production (4 000 t) provenant principalement de l’Inde, du Brésil et de la Malaisie. Au Canada, aucune mine de terres rares n’est présentement en production. Deux gîtes ont toutefois atteint une étape avancée d’exploration, le gisement de Thor Lake dans les Territoires du Nord-Ouest et celui de Hoidas Lake dans le nord de la Saskatchewan.
Au Québec, les principales minéralisations pour les éléments des terres rares se trouvent dans des pegmatites associées à des complexes intrusifs peralcalins riches en ETR, Y, Zr et F (type 3) notamment dans le secteur du lac Brisson (Strange Lake) dans la Province de Churchill, au Nunavik ainsi que dans le secteur de Kipawa dans la Province de Grenville, au Témiscamingue. Des intrusions de carbonatites riches en Nb, Ta, ÉTR et P, comme le gisement de Niocan à Oka et la mine Niobec au Lac-Saint-Jean, contiennent souvent des concentrations importantes en ÉTR. Des carbonatites contenant des ÉTR ont aussi été identifiées en Abitibi et dans la fosse du Labrador (type 2). Rappelons que ce type d’intrusion représente, sur le plan mondial, une importante source en ÉTR légères (bastnaésite). Des minéralisations en cuivre-or-oxydes de fer (type Olympic Dam), riches en ÉTR, Y et U, sont également connues dans la région de Manitou-Wakeham, sur la Côte-Nord (type 5). Finalement, mentionnons la présence d’ÉTR dans des pegmatites riches en U et Th, dans la Province de Grenville ou dans le nord-est de la Province du Supérieur (type 6), ou encore dans les roches calco-silicatées (skarns), dans le sud du Grenville (type 7).
Publications du MRNF accessibles dans sa banque de données SIGEOM-EXAMINE
La compilation et la typologie des principales minéralisations en métaux rares au Québec présentées dans cet article et la figure 1 sont tirées des publications suivantes :
BOILY, M. et GOSSELIN, C., 2004, Les principaux types de minéralisations en métaux rares (Y-Zr-Nb-Ta-Be-Li-ETR) du Québec, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, ET 2004-01, 46 pages.
GOSSELIN, C., BOILY, M., BEAUMIER, M., LEDUC, M., DION, D.-J., GARNEAU, C. et THÉRIAULT, R., 2003, Les minéralisations en métaux rares (Y-Zr-Nb-Ta-Be-Li-ETR) au Québec, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, DV 2003-03, 1 poster, 1 cd-rom.
De plus, plusieurs autres publications ont déjà parues au MRNF sur des régions offrant un bon potentiel pour l’exploration des terres rares ou du lithium :
STE-CROIX, L. et DOUCET, P., 2001, Potentiel en métaux rares dans les sous-provinces de l’Abitbi et du Pontiac, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, PRO 2001-08, 14 pages.
BELLEHUMEUR, C. et JÉBRAK, M., 1995, Géochimie des sédiments de lac de la Moyenne-Côte-Nord (sélection des composantes anomales), Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, MB 95-02, 80 pages.
JÉBRAK, M., BELLEHUMEUR, C. et NORMAND, C., 1990, Dispersion de l’or et des terres rares dans les ruisseaux de la Gatineau, Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, MB 90-29, 98 pages.
Autres références générales
Bulletin stratégique de SIDEX sur les terres rares (lanthanides) en 2003.
Documents publiés en anglais par la commission géologique des États-Unis (United States Geological Survey (USGS)) :
