CHAPEAUX OXYDÉS

CHAPEAUX OXYDÉS

CHAPEAUX OXYDÉS

Initialement, le mineur désignait par chapeaux de fer les masses de limonites formées par altération des gisements renfermant de la pyrite et/ou d’autres sulfures de fer. Puis, par extension, on parle de chapeaux de fer des gisements métalliques sulfurés, c’est-à-dire la zone où s’effectue l’oxydation de ces sulfures. Cette zone, dont la puissance varie d’une à plusieurs dizaines de mètres (900 m dans le cas exceptionnel de la mine de Lopeli, en Rhodésie du Sud), est comprise entre la surface et le niveau hydrostatique.

On observe un partage des métaux dû aux solubilités différentes des sulfates et carbonates à partir des sulfures et arséniures qui sont plus sensibles à l’action de l’oxygène.

Les structures peuvent être scoriacées, cellulaires, spongieuses, cloisonnées (box-work ); parfois fonction de celles du minerai qu’elles caractérisent, donnant alors de précieuses indications sur le minerai avant l’oxydation. Les formes (rognons, mamelons, agrégats, enduits, amas pulvérulents) peuvent aider à la compréhension de la genèse du chapeau.

La nature même des processus de formation des chapeaux oxydés implique une étroite liaison entre les facteurs climatiques et la roche naissante. À un climat sec et chaud (solutions très concentrées à migration faible) correspond un chapeau puissant; à un climat humide (lessivage intense) correspond un chapeau pauvre en minéraux d’oxydation. La présence de chlorure de sodium dans les eaux météoriques permettra des paragenèses à chlorures: cérargyrite Ag(Cl, Br), atacamite Cu²(OH)³Cl. L’influence maritime provoquera un apport d’halogènes. Un contexte carbonaté ou volcanique neutralisera rapidement les solutions acides, limitant les migrations et favorisant ainsi les croissances de cristaux; des schistes siliceux auront des effets contraires. Enfin, des roches encaissantes séricitisées fourniront le potassium nécessaire aux cristallisations de sulfates ferri-potassiques, plombo-potassiques, cupro-potassiques hydratés, selon les cas. L’influence des facteurs climatiques et lithologiques peut donc être très importante, et le chapeau d’oxydation n’est pas systématiquement représentatif, par son volume, du gisement métallifère dont il dérive.

Les minéraux des chapeaux oxydés se présentent sous forme d’oxydes, d’hydroxydes, de sels oxygénés de métaux lourds, carbonates, sulfates, phosphates, arséniates, molybdates, chromates, tungstates, vanadates... appartenant à des paragenèses nombreuses et variées. Ainsi, l’altération des divers minerais de cuivre conduit à la malachite verte, au chrysocole, à la covelline, à la pseudomalachite, à la ténorite (à partir de chalcopyrite), à l’azurite bleue, à la cuprite rouge carmin. Des mélanges d’oxydes de cuivre et de limonite se signalent par des couleurs brunes, brun foncé, brun-rouge.

L’altération des minerais de plomb (en particulier la galène) permet des cristallisations de cérusite (colorée en vert, bleu ou rouge par des oxydes métalliques), de wulfénite (jaune cire à orangé), de pyromorphite et mimétèse, d’anglésite, de phosgénite, leadhillite, descloizite ou encore de vanadinite. Si la roche encaissante est suffisamment riche en chrome, la crocoïse (rouge-orange vif) peut se former.

Les minerais de fer, et en particulier la pyrite, s’altèrent facilement en oxydes hydratés tels que les limonites. Notons que cette altération libère de l’acide sulfurique, qui réagit en donnant des sulfates ferriques. Les limonites précipitent par hydrolyse de ces sulfates. L’acide sulfurique formé accélère énormément la dissolution des autres minéraux. Des hydroxydes de fer, tels que la lépidocrocite et la gœthite, de l’hématite plus ou moins hydratée, la jarosite peuvent aussi se présenter. Sidérite et vivianite participent parfois à cette paragenèse. Dans le cas d’un encaissant argileux, la nontronite (voisine de la montmorillonite) apparaît et tapisse les fissures d’un enduit compact ou terreux. Enfin, dans les régions désertiques, l’oxydation de la pyrite ou de la marcassite conduit à la mélantérite (FeSO⁴, 7 H²O).

L’oxydation des minéraux arséniés, tels que le mispickel, les cuivres gris, fournit la pharmacosidérite (Fe³(AsO⁴)²(OH³, 5 H²O). Les minéraux arséniés du cobalt contribuent à la formation des chapeaux par la formation d’érythrine, dont la formule est As²⁵, 3 CoO, 8 H²O.

Les minerais de manganèse donnent naissance à des chapeaux noirs caractéristiques, à psilomélane, pyrolusite, manganite et de wad (MnO² impur et hydraté, sans composition définie, pouvant accepter Pb, Li, Fe...).

Notons aussi les chapeaux alunifères constitués de yarrosite, lévigite (alunite) et natroalunite, qui résultent de l’action de l’acide sulfurique formé par l’oxydation des pyrites, sur des roches alumineuses.

Enfin, les chapeaux oxydés peuvent conserver des constituants du gisement métallifère initial. Ainsi, les substances insolubles, en particulier les gangues de barytine, quartz quelquefois, ou encore les minerais tels que la chromite et parfois la galène, ou des reliques ayant résisté à l’oxydation, de par leur nature comme la galène ou de par la protection d’une gangue résistante.

Les chapeaux oxydés sont aussi parfois le lieu d’un enrichissement «par différence» en métaux natifs. Ces métaux, qui présentaient une faible teneur dans le minéral hôte, ont pu être concentrés lors de l’oxydation de celui-ci: ainsi l’or, le platine, le cuivre et quelquefois l’argent.

Encyclopédie Universelle. 2012.