Redistribution and fractionnement des terres rares lors de l’altération supergène

Laboratoire de rattachement : ISTerre
Sujet proposé par Emilie Janots (janotse ujf-grenoble.fr), Fabrice Brunet (fabrice.brunet ujf-grenoble.fr), Martine Lanson (martine.lanson ujf-grenoble.fr), Valerie Magnin (valerie.magnin ujf-grenoble.fr)
Téléphone : +33 (0)4 76 51 40 76

Contexte

Les terres rares (REE) sont des métaux dont la consommation ne cesse de progresser du fait de leurs utilisations dans de nombreuses technologies de pointe incluant des secteurs en fort développement ou émergents comme les véhicules électriques et hybrides, les écrans plasma et les énergies renouvelables (éolien et stockage de l’énergie). Depuis les années 80, la contribution des gisements chinois à la production mondiale de REE a augmenté jusqu’à atteindre son niveau actuel autour de 95%. Les REE sont fournies par l’exploitation de gisements chinois de type carbonatites (et roches alcaline), et de type « ion adsorption » dans des latérites. Dans les gisements de type « ion adsorption », les REE sont adsorbées et l’extraction est avantageusement obtenue par lessivage. De plus, ces gisements sont enrichis en REE lourdes (HREE + Y) qui sont les plus utilisées comme aimants ou supraconducteur. Malgré leur intérêt économique, les conditions de genèse des gisements de type « ion adsorption » demeurent mal comprises. Dans les latérites, la distribution des REE est indistinctement attribuée aux minéraux accessoires, oxy-hydroxydes de Fe et Mn et argiles. La taille micrométrique et les faibles concentrations des phases minérales défient en effet la résolution spatiale et analytique des méthodes couramment utilisées en géochimie et minéralogie. La distribution des REE entre les différents sites cristallographiques d’accueil possibles dans une altérite est un paramètre critique qui va conditionner les techniques d’extraction. Celle-ci sera d’autant plus difficile que les REE seront fortement liées dans la structure cristalline des phases porteuses.

Objectifs et approche scientifique

Ce stage vise à comprendre la (re)distribution et le fractionnement des REE entre les phases minérales et la phase fluide lors des interactions fluide/roche associées à l’altération supergène. Nous aborderons ce projet avec une approche multidisciplinaire qui combinera la minéralogie haute résolution in-situ, la géochimie des traces (fluides et solides) et l’expérimentation.
Les objets naturels visés consistent principalement en une série d’échantillons d’un profil d’altération (Madagascar) pour lequel nous avons développé et validé le protocole analytique de caractérisation minéralogique haute-résolution (Janots et al., 2015), mais dont les proportions de REE adsorbées à la surface d’argile et oxyde sont encore ambigües. De plus, nous cherchons actuellement à développer des partenariats avec des compagnies exploitant des gisements de type « ion-adsorption » afin d’appliquer notre protocole analytique à des échantillons économiquement stratégiques.
Expérimentalement, des mesures d’échange des REE entre minéraux et solution sont envisagées pour appréhender la distribution des REE entre les phases minérales pour différentes conditions physico-chimiques (pH, spéciation du fluide, matière organique).

Reference

Janots, E., Bernier, F., Brunet, F., Muñoz, M., Trcera, N., Berger, A., Lanson, M., 2015. Ce(III) and Ce(IV) (re)distribution and fractionation in a laterite profile from Madagascar : Insights from in situ XANES spectroscopy at the Ce LIII-edge. Geochim. Cosmochim. Acta 153, 134–148. doi:10.1016/j.gca.2015.01.009