(Qz)
La silice (SiO2) est une substance non métallique appartenant au groupe des silicates. Cette substance minérale revêt une importance économique notable dans des secteurs clés de l’économie tels que l’électronique (semi-conducteurs), l’énergie solaire (panneaux solaires photovoltaïques) et la fibre optique.
La silice entre dans la composition de nombreux minéraux. Elle existe à l’état libre sous différentes formes cristallines (quartz, cristobalite, tridymite, etc.) ou amorphes et est combinée à d’autres éléments dans les silicates.
La silice est également contenue dans les roches ou les dépôts sédimentaires détritiques enrichis en quartz ou en minéraux siliceux tels que le quartzite, le grès quartzitique, les filons et veines de quartz ou les dépôts de sable siliceux.
En 2018, les États-Unis ont été le plus grand producteur et le principal consommateur et exportateur de sable de silice au monde (USGS, 2018).
La production mondiale de silice a atteint 335 Mt (millions de tonnes) en 2018. Les principaux pays producteurs sont les États-Unis (121 Mt), les Pays-Bas (54 Mt), l’Espagne (32,6 Mt), la Turquie (13,5 Mt), l’Italie (14 Mt) et la Malaisie (10 Mt). Ces six pays fournissent 73 % de la production mondiale.
Usages
La silice est utilisée dans plusieurs domaines et divers critères sont identifiés pour l’exploitation de cette substance en fonction des produits et des spécifications des marchés (teneur en silice, présence d’impuretés, couleur, etc.).
Les utilisations industrielles de la silice sont nombreuses et diversifiées. Le quartz et le tripoli (particules de silice de granulométrie extrêmement fine dont la dimension varie de 1 à 10 microns) sont largement utilisés dans l’industrie en raison de leurs propriétés physicochimiques. La cristobalite est peu utilisée.
Quelques exemples d’usages sont présentés ici :
- verre : la silice est employée dans la fabrication du verre (verre plat, verre à bouteilles, verre optique, fibre de verre, etc.);
- fonderie : les sables de silice sont utilisés en fonderie pour le moulage ou le noyautage des pièces de métal;
- industrie chimique : les silicates de soude sont utilisés dans la fabrication de savons et de détergents;
- filtration : les sables de silice servent dans la filtration des eaux usées, ainsi que dans les filtres de piscine;
- fracturation hydraulique : les sables de silice sont utilisés dans les opérations de fracturation hydraulique;
- céramique : on utilise du sable de silice dans les mélanges de colle;
- abrasifs : du sable de silice sert d’abrasif pour le sablage et le décapage de surfaces métalliques et dans les composés antidérapants;
- électrométallurgie : le silicium métal est vital pour l’industrie de l’aluminium. Le ferrosilicium est utilisé comme désoxydant, agent d’alliage et additif. Le carbure de silicium est utilisé dans les composants à semi-conducteur des circuits électroniques;
- cimenterie : la silice est incorporée comme additifs siliceux pour la fabrication du ciment;
- produits agglomérés : des particules de quartz (silice) ou de quartz en morceau sont utilisées dans la fabrication de produits agglomérés pour les comptoirs de cuisine et de salle de bain ou de tuiles;
- pâte dentifrice : la silice (tripoli) est utilisée comme abrasif doux dans la fabrication de pâte dentifrice et de savon industriel;
- polissage : des abrasifs très fins de silice (tripoli) trouvent des applications dans le polissage de bijoux et dans l’industrie automobile;
- charge minérale : la silice est utilisée comme charge minérale pour la peinture, le plastique, les résines et les caoutchoucs.
Source et contexte géologique des minéralisations
Les zones minéralisées en silice sont associées à du quartzite, du grès quartzitique, des veines de quartz, des pegmatites granitiques ou des dépôts de sable siliceux.
Le quartzite est une roche massive et grenue constituée de grains de quartz soudés. Il résulte du métamorphisme et de la recristallisation de grès quartzitique.
Le grès quartzitique est une roche d’origine sédimentaire constituée presque uniquement de grains de quartz soudés par un ciment siliceux.
Les veines de quartz correspondent à des lentilles ou des filons de quartz d’origine hydrothermale qui coupent diverses lithologies. Ces corps géologiques peuvent former des zones minéralisées de quartz massif de quelques mètres d’épaisseur.
Les pegmatites granitiques sont des roches constituées de très gros cristaux de quartz, de feldspath, de mica et de minéraux accessoires comme la hornblende, la tourmaline et le béryl. Elles prennent la forme d’amas ou de filons.
Les dépôts de sable de silice naturel représentent des accumulations de grains de quartz issus de l’altération et de l’érosion de roches ignées, métamorphiques ou sédimentaires.
Exploration au Québec
De nombreux travaux d’exploration pour la silice ont été effectués au cours des années 1990, mais la plupart de ces projets n’ont pas dépassé l’étape préliminaire d’exploration. Ces travaux ont permis de découvrir des zones minéralisées en silice associées à des unités de quartzite et de grès quartzitique ainsi qu’à des veines ou amas de quartz. Parmi les plus importantes zones minéralisées identifiées, mentionnons :
- Crête de Silicium (Charlevoix);
- Lac Croche North Shore, au nord de Baie-Comeau (Côte-Nord);
- Lac La Chesnaye, au nord de Baie-Comeau (Côte-Nord);
- Lac Croche, au nord de Forestville (Côte-Nord);
- Colline Watshishou, à l’est de Baie-Johan-Beetz (Côte-Nord);
- Lac Goodfellow, au nord de Forestville (Côte-Nord);
- Lac Virot (Zones Crête, MDC, Jaegger, Petrick), à l’ouest de Fermont (Côte-Nord);
- Roncevaux, au SW de Sainte-Florence (Bas-Saint-Laurent);
- Martinville, au NE de Martinville (Estrie).
Zone minéralisée de Crête de Silicium
La zone de Crête de Silicium est constituée de deux lentilles de quartzite associées à la Formation de La Galette. Ces lentilles ont une direction variant entre 050° et 060°. Elles sont insérées entre une unité de migmatite charnockitique et de gneiss à grenat.
Les ressources mesurées et indiquées ont été évaluées à 9,7 Mt de tonnes à 98,6 % SiO2, 0,12 % Fe2O3, 0,56 % Al2O3 et 0,06 % TiO2, tandis que les ressources présumées ont été estimées à 4,6 Mt à 98,64 % SiO2, 0,12 % Fe2O3, 0,53 % Al2O3 et 0,06 % TiO2 (Ressources Rogue, Rapport technique NI 43-101 du 14 septembre 2016).
Zone minéralisée du Lac Croche North Shore
La zone du Lac Croche North Shore est constituée d’un niveau de quartzite orienté 170°/45-50° localisé au cœur d’un anticlinal. Ce quartzite s’étend sur ~2500 m de longueur sur 1000 m de largeur.
Plusieurs zones à haute teneur en silice (>98 % SiO2) ont été délimitées dans ce niveau. Deux échantillons présentent des teneurs de 99,54 % et 99,55 % SiO2 associées à de faibles teneurs en Al2O3 (0,22 à 0,23 %), en Fe2O3 (0,084 à 0,088 %) et en TiO2 (0,02 à 0,016 %) (GM 69435).
Zone minéralisée du Lac La Chesnaye
La zone du Lac La Chesnaye correspond à un niveau de quartzite associé à un paragneiss du Complexe de Bourdon. Le quartzite est à grain moyen à grossier et renferme du mica en grosses paillettes. La zone minéralisée est orientée 045°. Le niveau de quartzite est de dimension variable et peut atteindre une longueur de 200 m et 50 m de largeur.
La meilleure teneur est de 99,13 % SiO2 avec 0,18 % Al2O3, 0,06 % Fe2O3, 0,02 % CaO et 0,02 % TiO2 (GM 71298).
Zone minéralisée du Lac Croche
La zone du Lac Croche forme une lentille de quartzite de 3500 m de longueur sur 200 à 400 m de largeur dans la Suite métamorphique de Forestville. La roche est blanc laiteux à blanc rougeâtre et à grain moyen à grossier. La lentille de quartzite est plissée et en forme de S.
Les meilleurs résultats d’analyse en forage sont de 99,28 % SiO2, 0,38 % Al2O3, 0,07 % Fe2O3, 0,016 % CaO et 0,023 % TiO2 sur 9,41 m (Forage 1) et 97,47 % SiO2, 0,91 % Al2O3, 0,77 % Fe2O3, 0,047 % CaO et 0,059 % TiO2 sur 5,79 m (Forage 2) (GM 71037).
Zone minéralisée Colline Watshishou
La zone de Colline Watshishou consiste en un réseau de veines de quartz qui s’étend sur ~600 m de longueur et 60 m de largeur maximale. Ces veines sont associées à des pegmatites granitiques et localisées au sommet d’une crête rocheuse.
Les données d’analyse d’un échantillon prélevé dans une veine de quartz indiquent 99,6 % SiO2, 0,025 % Fe2O3, 0,172 % Al2O3, 0,005 % TiO2 et 0,01 % CaO (GM 72144).
Zone minéralisée du Lac Goodfellow
La zone du Lac Goodfellow est formée d’un niveau de quartzite du Complexe de Bourdon contenant de minces niveaux de paragneiss à grenat-biotite. Le quartzite est massif avec des bandes blanchâtres, grisâtres ou rougeâtres. La roche renferme des grains disséminés d’ilménite, de magnétite, de muscovite, de biotite et de feldspath potassique.
Les données d’analyse de deux échantillons indiquent respectivement des teneurs de 99,89 % SiO2, 0,17 % Al2O3, 0,52 % Fe2O3 et 0,017 % TiO2 (quartzite blanc) et 97,23 % SiO2, 0,57 % Al2O3, 0,62 % Fe2O3 et 0,037 % TiO2 (quartzite rouge) (Ministère).
Zone minéralisée du Lac Virot-Zone Crête
La zone du Lac Virot-Zone Crête correspond à un niveau de quartzite de la Formation de Wapussakatoo (Groupe de Gagnon). La roche est à grain moyen et présente trois faciès de couleurs blanc, gris et rouge. Le faciès blanc passe graduellement à un quartzite gris moyen à foncé. Le troisième faciès est représenté par un quartzite rouge ou rouille pâle à foncé. Le quartzite blanc constitue la source de silice de haute pureté la plus intéressante.
Les données géochimiques d’échantillons choisis révèlent la présence des zones de quartzite de haute pureté de l’ordre de 99,65 % et 99,75 % SiO2 (GM 66055).
Zone minéralisée du Lac Virot-Zone Jaegger
La zone du Lac Virot-Zone Jaegger est un niveau de quartzite appartenant à la Formation de Wapussakatoo (Groupe de Gagnon) contenant des bancs de quartzite rose moyen à blanc, légèrement grisâtre, dont l’épaisseur varie de 0,5 à 3 m.
L’analyse d’un échantillon prélevé dans la zone minéralisée a donné une teneur de 99,4 % SiO2 avec 0,09 % Fe2O3 et 0,26 % Al2O3. Des ressources minérales (non conformes à la norme NI 43-101) ont été évaluées à 387 987 tonnes métriques à une teneur moyenne de 99,5 % SiO2, 0,2066 % Al2O3 et 0,779 % Fe2O3 (GM 52807).
Zone minéralisée du Lac Virot-Zone MDC
La zone du Lac Virot-Zone MDC est un niveau de quartzite associé à la Formation de Wapussakatoo (Groupe de Gagnon). La roche est blanche à rose et montre une alternance de bancs rose pâle et plus clairs d’épaisseur très variable (0,5 à 3 m).
Une analyse géochimique révèle une teneur de 99,3 % SiO2, 0,09 % Fe2O3 et 0,26 % Al2O3. Des zones à haute teneur en silice ont été définies, par exemple 99,7 % SiO2, 0,03 % Fe2O3 et 0,07 % Al2O3 sur 7,8 m d’épaisseur (GM 52661).
Zone minéralisée Roncevaux
La zone Roncevaux correspond à une veine de quartz mesurant 340 m de long sur 3 à 12 m de largeur, orientée à 260°/60° (GM 60610). La veine de quartz coupe des lits de siltstone et de schiste argileux alternant avec des lits de grès, de grès quartzitique et de conglomérat du Groupe de Fortin (GM 60610).
Des données d’analyse géochimique indiquent une teneur moyenne de 99,03 % à 99,36 % SiO2 (échantillons choisis). Les impuretés sont constituées d’alumine (<0,28 % Al2O3) et de fer (<0,12 % Fe2O3).
Une évaluation des ressources minérales (non conforme à la norme NI 43-101) indique 414 700 tonnes métriques à une teneur moyenne de 99,2 % SiO2 (GM 60610).
Zone minéralisée de Martinville
Dans la zone minéralisée de Martinville, les veines de quartz ont une largeur variant de 1 à 5 m. L’orientation générale des veines de quartz est de 040° avec un pendage moyen vers le nord-ouest. Les veines sont injectées dans des lits de shale silteux interstratifiés avec des lits de grès pélitique du Membre de Milan (Groupe de Saint-Francis).
Les ressources minérales (non conforme à la norme NI 43-101) de la zone minéralisée sont estimées à 546 0000 tonnes de quartz (GM 60610).
Exploitation au Québec
Les substances minérales exploitées comme source de silice au Québec sont issues de quartzite, de grès quartzitique ainsi que de dépôts détritiques de sable siliceux.
Des niveaux de quartzite sont exploités à :
- Petit-lac-Malbaie (Charlevoix);
- Lac Bec Scie (Charlevoix);
- Lac Daviault, près de Fermont (Côte-Nord);
- Saint-Donat (Lanaudière).
On exploite des unités de grès quartzifère à :
- Saint-Canut, dans le secteur de Mirabel (Laurentides);
- Sainte-Clotilde, en Montérégie (au sud-ouest de Montréal);
- Saint-Vianney, dans le secteur d’Amqui (vallée de la Matapédia).
Un dépôt de sable siliceux est exploité à :
- Saint-Joseph-du-Lac, dans le secteur d’Oka (à l’ouest de Montréal).
Mine Sitec (Carrière SKW)
Le quartzite extrait de la mine du Petit-lac-Malbaie est associé à des bandes de quartzite de la Formation de La Galette. La roche est à grain grossier et massive. Elle est blanche, gris pâle ou chamois et localement tachetée de rouge par de l’oxyde de fer (hématite). Les niveaux de quartzite les plus purs peuvent contenir jusqu’à 99,5 % SiO2 (Ministère). Le produit extrait est utilisé pour la fabrication de silicium métal.
Bec Scie
La zone minéralisée de Bec Scie correspond à un niveau de quartzite à grain moyen à grossier de la Formation de La Galette. Il est constitué de bancs de quartzite de couleur blanchâtre, grisâtre ou rougeâtre. Les données d’analyse indiquent des teneurs de 96,7 à 98,5 % SiO2 (Ministère). Le produit extrait est transformé en fragments de granulométries diverses qui sont utilisées dans la fabrication d’agglomérés pour les comptoirs.
Lac Daviault
Le quartzite du lac Daviault est associé à la Formation de Wapussakatoo (Groupe de Gagnon). La roche est blanchâtre, grisâtre ou rougeâtre et à grain grossier à très grossier. Les bancs de quartzite blanchâtre à grisâtre constituent le faciès dominant dans la zone minéralisée, tandis que le faciès rougeâtre est moins important en volume.
Les zones de quartzite les plus pures peuvent contenir plus de 99,7 % SiO2 et de très faibles teneurs en Fe2O3, Al2O3 et TiO2 (GM 60060). Le produit extrait est transformé en fragments de granulométries diverses qui sont utilisés dans la fabrication d’agglomérés pour les comptoirs.
Carrière Saint-Canut
La roche exploitée à la carrière Saint-Canut est un grès quartzitique pur de la Formation de Cairnside (Groupe de Potsdam). Le grès à grain fin ou moyen est gris-blanc en surface fraîche, beige ou gris-brun en patine d’altération. Il forme des lits épais (25 à 100 cm) contenant des zones dolomitiques brunâtres à oxyde de fer ou à pyrite, et une proportion mineure de minces lits de shale noir. Les données d’analyse d’un grès indiquent des teneurs de 99,25 % SiO2, 0,28 % Al2O3, 0,04 % Fe2O3, 0,02 % CaO, 0,03 % TiO2 (DP 323). Le produit extrait est utilisé pour la fabrication de bouteilles de verre.
Carrière Saint-Clotilde
La roche exploitée à la carrière Saint-Clotilde est un grès quartzitique (arénite quartzitique) de la Formation de Cairnside (Groupe du Potsdam). Le grès est à grain fin, gris-blanc en surface fraîche et beige en patine d’altération. Il se présente en lits épais vers le sommet; par endroits, il renferme de fines stratifications argileuses ainsi que de minces lits lenticulaires de grès dolomitique noir (DP 323). Le produit extrait est utilisé dans les cimenteries.
Carrière Saint-Vianney
La roche exploitée à la carrière Saint-Vianney est constituée essentiellement de grès quartzitique de la Formation de Val-Brillant. Le grès forme des niveaux épais d’épaisseur décimétrique à métrique. La roche est blanche, voire localement rose pâle en raison de la présence de grains d’hématite disséminés ou concentrés dans les stratifications. De granulométrie moyenne, la roche montre des grains très bien arrondis entourés d’un ciment siliceux. L’évaluation de ressources minérales en 2016 (conforme à la norme NI 43-101) indique des ressources mesurées de 3,9 Mt à une teneur de 99,01 % SiO2, des ressources indiquées de 3,7 Mt à une teneur de 98,92 % SiO2 et des ressources présumées de 14 Mt à une teneur de 98,97 % SiO2 (Les Métaux Canadiens, Étude économique préliminaire du 11 avril 2016). Le produit extrait est utilisé comme charge minérale dans les cimenteries.
Carrière Saint-Donat
La zone minéralisée à la carrière Saint-Donat est une bande de quartzite pur à l’intérieur d’une bande plus large de quartzite impur, elle-même comprise dans du gneiss et du schiste. Le quartzite exploité est une roche blanche ou vitreuse, massive, contenant quelques veines décolorées par des taches d’oxydes de fer. Par endroits, la roche est fracturée, poreuse et les interstices sont remplis de kaolinite qui agit comme un ciment entre les grains. La bande de quartzite présente une orientation WNW avec un pendage abrupt vers le nord.
La meilleure teneur indique 99,5 % SiO2, 0,12 % Al2O3, 0,002 % MgO, 0,01 % CaO, 0,03 % TiO2 et 0,001 % Fe2O3 (DP 323).
Saint-Joseph-du-Lac
La zone minéralisée de Saint-Joseph-du-Lac correspond à un dépôt de sable d’âge quaternaire d’origine marine ou deltaïque qui a été fortement remanié. Ce dépôt détritique est dérivé de l’érosion de roches à forte teneur en silice.
Les données d’analyse indiquent une teneur en silice de 73,7 % SiO2. Le produit extrait est utilisé dans le sablage au jet et comme sable de maçonnerie.
Télécharger un jeu de données (formats. FGDB et .SHP) de la carte interactive du Québec avec les zones minéralisées de silice et démarrer votre propre projet d’exploration!
Visualiser en un clin d’œil l’ensemble des analyses géochimiques avec des valeurs anomales et indicielles de silice.
Liens utiles
Merchant Research & Consulting : https://mcgroup.co.uk/researches/silicon
U.S. Geological Survey : https://pubs.usgs.gov/myb/vol1/2018/myb1-2018-silica.pdf
Wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Silice
Références
HARBEN, P.W., 2002. The Industrial Minerals Handybook. A guide to markets, specifications, & prices, 4th Edition. Industrial Minerals Information; pages 310-321.
HARBEN, P.W., KUZVART, M., 1996. Industrial Minerals: A global Geology. Industrials Information Ltd. Metal Bulletin; pages 352-363.
JACOB, H.-L., 2000. Les ressources québécoises en silice. Ministère des Ressources naturelles, Québec; ET 99-04, 34 pages.