Substances métalliques  
Éléments des terres rares
(ETR)

 

 

 

 

Les éléments des terres rares (ETR) sont des substances métalliques appartenant aux minéraux identifiés comme critiques et stratégiques pour le Québec. Ces substances revêtent une importance économique notable pour des secteurs clés de l’économie, présentent un risque d’approvisionnement élevé et n’ont pas de substituts. Les minéraux critiques et stratégiques, incluant les ETR, sont essentiels à une économie et une technologie propre et moderne. Ayant des propriétés uniques, ces éléments sont de plus en plus convoités, particulièrement en raison de leurs utilisations grandissantes dans les hautes technologies et dans la production de véhicules électriques.

 

 

 

 

En raison de leurs propriétés chimiques très voisines, les ETR se présentent ensemble dans un même minéral. On doit extraire et concentrer individuellement chacun d’eux pour obtenir ceux qui sont économiquement rentables. Les terres rares séparées sont utilisées pour leurs propriétés physiques, tandis que les terres rares non séparées sont utilisées pour leurs propriétés chimiques.

 

 

 

Divers procédés mécaniques et chimiques sont utilisés pour séparer les ETR de la roche hôte. Un concentré de minéraux de terres rares est d’abord produit par des procédés relativement simples (broyage, flottation, séparations gravimétrique et magnétique). La séparation des différents ETR à partir de ce concentré nécessite plusieurs procédés chimiques complexes (dissolution, extraction chimique, précipitation, séparation sélective, purification individuelle) afin de produire des oxydes de terres rares purs à >99 % qui sont utilisés dans la fabrication de divers produits.

 

 

 

 

 

 

 

Usages

 

Les éléments des terres rares possèdent des propriétés uniques (oxydo-réductrices, optiques, magnétiques, luminescentes, catalytiques) qui les rendent essentiels dans de nombreuses applications, dont les hautes technologies et les énergies propres.

Les éléments des terres rares sont de plus en plus recherchés pour des usages liés :

 

 

 

L’utilisation dans les aimants permanents, entrant notamment dans la fabrication des moteurs électriques ou des alternateurs, dépasse maintenant largement tous les autres usages des éléments des terres rares (37 % en 2019) et devrait continuer de grimper dans les années à venir. La production mondiale de terres rares, qui totalisait 240 000 t ETR en 2020, devrait également continuer d’augmenter dans les prochaines années. Toutes ces données évoluent rapidement. Les diagrammes annexés présentent l’évolution de la production mondiale et de la répartition de l’usage des éléments des terres rares. La demande de plus en plus forte pour ces substances à l’échelle mondiale, alimentée en grande partie par l’utilisation des terres rares comme composants essentiels des technologies modernes, commence à susciter des inquiétudes en ce qui a trait à leur approvisionnement.

 

 

 

 

Source et contexte géologique des minéralisations

 

 

Les zones minéralisées en éléments des terres rares sont encaissées dans des roches ignées, sédimentaires ou métamorphiques. Elles sont issues de différents contextes géologiques. On distingue plusieurs types de minéralisation en élements des terres rares :

 

  • les minéralisations associées aux complexes de carbonatites;
  • les minéralisations associées aux roches ignées hyperalcalines;
  • les minéralisations associées aux oxydes de fer-Cu-Au-ETR;
  • les minéralisations associées aux pegmatites granitiques, granites et migmatites hyperalumineux à métalumineux;
  • les minéralisations associées à des dépôts alluviaux;
  • les minéralisations dans des argiles à adsorption ionique.

Les quatre premiers types sont plus abondants. Ils se sont formés de l’Archéen au Cénozoïque à partir de processus magmatiques et hydrothermaux dans des contextes intracontinentaux, communément en extension, à proximité de structures crustales majeures. 

 

Les deux derniers types sont plus rares. Ils se sont formés du Paléozoïque au Cénozoïque dans des dépôts fluviatiles, glaciaires et fluvioglaciaires ou dans des sédiments argileux à la suite de processus sédimentaires et de lessivage (Sappin et Beaudoin, 2015).

 

Minéralisations associées aux complexes de carbonatites

De nombreuses carbonatites sont enrichies en minéraux de terres rares (Orris et Grauch, 2002). Les complexes de carbonatite se mettent en place dans les environnements géodynamiques intracontinentaux en extension. Ils sont communément associés à des structures continentales majeures (rift, graben, linéament crustal). 

 

Les carbonatites peuvent former des masses intrusives de petite dimension (3 à 5 km) à l’intérieur des complexes alcalins, des filons-couches, des dykes ou des masses isolées de formes variées (circulaire, elliptique, irrégulière) (Sappin et Beaudoin, 2015). Les carbonatites sont enrichies principalement en terres rares légères (Castor, 2008; Linnen et al., 2014; Verplanck et Hitzman, 2016). Elles peuvent également être riches en niobium, tantale et apatite. 

 

Les minéralisations en terres rares se trouvent au cœur des carbonatites ou dans des filons, des réseaux de veines ou d’amas à l’extérieur de la carbonatite. Ces éléments sont habituellement répartis entre les principaux minéraux constituant les carbonatites, tels que la calcite, la dolomite, l’apatite, les amphiboles (Chakhmouradian et Zaitsev, 2012; Verplanck et Hitzman, 2016). Les minéralisations peuvent être d’origine magmatique, hydrothermale ou hydrothermale et métasomatique.

Les carbonatites représentent actuellement la principale source de terres rares légères dans le monde. Les principales zones minéralisées sont Bayan Obo (ressources estimées à 118 Mt à 6 % OTR) en Chine, Mountain Pass (ressources estimées à 16,7 Mt à 7,98 % OTR) aux États-Unis et Mount Weld (ressources estimées à 23,9 Mt à 7,9 % OTR) en Australie (Verplanck et Hitzman, 2016).

 

Minéralisations associées aux roches ignées hyperalcalines
Les roches ignées hyperalcalines (granite hyperalcalin, pegmatite granitique hyperalcaline, syénite) se mettent en place dans les zones d’extension continentale en association avec des structures crustales majeures (graben, rift). Elles forment des complexes intrusifs annulaires, des pegmatites ou des corps massifs subvolcaniques.

Les zones minéralisées en ETR se présentent sous forme de niveaux riches en minéraux de terres rares dans les syénites à néphéline des grandes intrusions alcalines litées, disséminées dans les roches granitiques hyperalcalines (pegmatites, dykes felsiques, intrusions granitiques mineures) et très finement disséminées dans les roches volcaniques felsiques hyperalcalines (trachyte, phonolite). Ces roches intrusives sont couramment altérées par l’activité hydrothermale (Verplanck et Hitzman, 2016). Les minéralisations en terres rares se trouvent généralement en bordure des complexes intrusifs hyperalcalins, soit au contact avec les roches encaissantes, au contact entre deux masses intrusives ou disséminées au sommet des intrusions. Les ETR sont concentrés par des processus magmatiques et hydrothermaux (Sappin et Beaudoin, 2015; Verplanck et Hitzman, 2016).

 

Ces zones minéralisées sont caractérisées par de gros volumes et de faibles teneurs (Orris et Gauch, 2002; Sappin et Beaudoin, 2015). Elles sont typiquement enrichies en terres rares lourdes par rapport aux terres rares légères (Richardson et Birkett, 1996; Verplanck et Hitzman, 2016) et certaines zones minéralisées peuvent contenir du zirconium, du béryllium, du niobium et du tantale. 

 

 

Des exemples de zones minéralisées en terres rares dans les roches ignées hyperalcalines sont Nechalacho (réserves de 125,7 Mt à 1,43 % OTR) au Canada et Kvanefjeld (réserves de 619 Mt à 1,06 % OTR) au Groenland (Verplanck et Hitzman, 2016).

 

Minéralisations associées aux oxydes de fer-Cu-Au-ETR 
Les minéralisations en oxydes de fer-cuivre-or (type IOCG) sont associées à des structures crustales (graben, rift) formées dans les environnements continentaux en extension (intracratonique, arc volcanique) et les environnements tardi-orogéniques ou postorogéniques. Les minéralisations de ce type se mettent en place le long de failles ou des contacts géologiques et sont très couramment altérées en raison d’une forte activité hydrothermale (Corriveau, 2007).

 

Les minéralisations forment des masses discordantes, des veines, des dykes, des corps tabulaires et des stockwerks. Les veines et les zones tabulaires peuvent s’étendre latéralement sur plusieurs kilomètres et verticalement sur plusieurs centaines de mètres.

 

Les minéralisations en oxydes de fer-cuivre-or renferment également des éléments des terres rares, de l’yttrium et de l’uranium (Orris et Grauch, 2002; Jébrak, 2008). Ces minéralisations hydrothermales, riches en magnétite, sont généralement associées au magmatisme felsique

L’origine de la minéralisation est incertaine. Certains considèrent une origine hydrothermale, tandis que d’autres préconisent une origine magmatique (Sappin et Beaudoin, 2015).

 

Minéralisations associées aux pegmatites granitiques, aux granites et aux migmatites hyperalumineux à métalumineux 
Les pegmatites granitiques, les granites et les migmatites hyperalumineux à métalumineux sont syntectoniques à tarditectoniques. Ces roches se mettent en place dans les environnements orogéniques continentaux lors d’épisode de fusion partielle de la croûte (Sappin et Beaudoin, 2015). 

 

Les pegmatites granitiques forment des essaims de dykes d’épaisseur métrique à décamétrique qui se mettent en place en périphérie de leur source magmatique ou s’étendent sur plusieurs kilomètres à partir de celle-ci (Sappin et Beaudoin, 2015). Ces dykes forment communément un système annulaire autour de la source ou s’injectent dans des failles régionales ou des fractures coupant les intrusions felsiques et les roches encaissantes (Verplanck et Hitzman, 2016). 

Les granites et les migmatites granitiques constituent des masses hétérogènes qui se mettent en place parallèlement à la foliation régionale ou au contact entre les différentes lithologies. La minéralisation peut aussi être disséminée dans les granites ou le long de fractures. 

Les zones minéralisées en terres rares contenues dans les pegmatites, les granites et les migmatites hyperalumineux à métalumineux sont caractérisées par de faibles volumes et par des teneurs relativement faibles en minéraux de terres rares (Chakhmouradian et Zaitsev, 2012).

 

Les minéralisations sont essentiellement d’origine magmatique. Cependant, les ETR sont communément remobilisés et concentrés au cours du métamorphisme et de l’altération hydrothermale (Sappin et Beaudoin, 2015).

 

Minéralisations associées à des dépôts alluviaux 
Des concentrations à caractère économique d’éléments des terres rares peuvent se trouver dans des dépôts alluviaux (placers et paléoplacers). Ces placers et paléoplacers sont d’âge paléozoïque à cénozoïque. Plus spécifiquement, les dépôts glaciaires sont d’âge tardipléistocène à holocène, alors que d’autres sont d’âge cambrien. Ces minéralisations se sont mises en place à l’intérieur ou en marge des cratons stables et sont généralement constituées de sable ou de grès à grain fin à grossier. Ils sont issus de l’érosion de roches ignées, métamorphiques et sédimentaires anciennes qui a été suivie d’une concentration des minéraux lourds comprenant notamment les minéraux de terres rares (Sappin et Beaudoin, 2015; Verplanck et Hitzman, 2016).

 

Des terres rares sont produites à partir de la monazite contenue dans des sables côtiers en Inde (Verplanck et Hitzman, 2016).

Minéralisations dans des argiles à adsorption ionique 
Des minéralisations en éléments des terres rares se trouvent dans des argiles associées à une grande variété d’environnements géologiques. Les sédiments ou les roches sédimentaires hôtes incluent principalement des argiles ou des mudstones riches en kaolinite et en halloysite. Les mudstones contenant des minéralisations en terres rares sont formés sur une marge continentale. Ces roches riches en alumine (Al) contiennent de la kaolinite et probablement de la gibbsite ou de la boehmite (Sappin et Beaudoin, 2015).

 

Les minéralisations en terres rares associées aux argiles à adsorption ionique, caractérisées par de forts volumes et de faibles teneurs, sont typiquement riches en terres rares lourdes et pauvres en éléments radioactifs. Ces minéralisations sont issues de l’altération et du lessivage de roches contenant une proportion significative de minéraux riches en ETR et sensibles au lessivage chimique, comme les granites (Verplanck et Hitzman, 2016).

Les minéralisations en terres rares dans des argiles à adsorption ioniques représentent la principale source de terres rares lourdes dans le monde. Les plus importantes zones minéralisées sont situées dans la province de Jiangxi, en Chine. Elles présentent des réserves totales de 9,4 Mt à des teneurs de 140 à 6500 ppm OTR+Y (Verplanck et Hitzman, 2016).

Les principaux pays producteurs d’éléments des terres rares sont la Chine, les États-Unis, le Myanmar (Birmanie), l’Australie et le Madagascar. En 2020, la Chine avec une production de 140 000 tonnes représentait ~60 % de la production mondiale, suivie des États-Unis (~15 % avec 38 000 tonnes), du Myanmar (~12 % avec 30 000 tonnes), de l’Australie (~7 % avec 17 000 tonnes) et de Madagascar (~3 % avec 8000 tonnes). Ces cinq pays ont produit près de 97 % de la production mondiale de terres rares. 

Le Canada possède des ressources en terres rares estimées à >14 millions de tonnes d’oxydes de terres rares (OTR) en 2021.

En Chine, aux États-Unis et en Australie, les ETR sont principalement extraits de zones minéralisées associées aux carbonatites, tandis qu’au Myanmar et à Madagascar, ceux-ci sont associés à des argiles ioniques.

 

 

 

 

 

Exploration au Québec

 

Le Québec présente un potentiel important pour les minéralisations en éléments des terres rares dont celles qui sont associées aux carbonatites, aux roches ignées hyperalcalines et aux oxydes de fer-cuivre-or-ETR. Des environnements géologiques favorables à ces minéralisations ont été identifiés dans la Province de Churchill, notamment dans la Fosse du Labrador et le Domaine de Mistinibi-Raude, près de la frontière avec le Labrador, ainsi que dans la Province géologique de Grenville, au Saguenay–Lac-Saint-Jean, au Témiscamingue et sur la Côte-Nord. D’autres secteurs ont également été identifiés dans la Province du Supérieur.

 

Les activités d’exploration minière d’entreprises depuis plus de 160 ans ont permis la découverte de nombreuses zones minéralisées en terres rares au Québec.

 

Plusieurs projets d’exploration sont en cours, dont certains sont à un stade avancé. Ces travaux portent surtout sur l’évaluation des ressources minérales.

Les principales minéralisations associées aux carbonatites se situent dans les régions :

  • de la Fosse du Labrador, à l’ouest du lac Le Moyne (Ashram [Eldor]); 
  • de l’Abitibi, au nord de Lebel-sur-Quévillon (Carbonatite de Montviel);
  • du Saguenay–Lac-Saint-Jean, à proximité de la mine Niobec (Niobec – REE Zone).

Les principales minéralisations associées aux roches ignées hyperalcalines se situent dans les régions :

  • du lac Brisson, près de la frontière avec le Labrador (Strange Lake – Zone B);
  • du Témiscamingue, dans le secteur de la rivière Kipawa (Kipawa [Zeus]).

Une seule minéralisation en terres rares associées aux oxydes de fer-cuivre-or-ETR (Kwyjibo) est localisée sur la Côte-Nord, au NE de Sept-Îles.

 

Zone minéralisée d’Ashram (Eldor)

La zone minéralisée d’Ashram (Eldor) est encaissée dans une carbonatite appartenant au Complexe carbonatitique de Le Moyne. La minéralisation se présente sous la forme d’une lentille communément bréchifiée, composée essentiellement de carbonates (calcite, dolomie, ankérite, breunnerite) accompagnés de biotite, de phlogopite et de fluorite. La carbonatite est habituellement divisée en trois phases majeures : précoce, intermédiaire et tardive. Cette dernière phase constitue l’encaissant principal de la minéralisation en terres rares (monazite, bastnaésite, parisite, synchysite, xénotime). Les ressources totales de la zone minéralisée sont évaluées à 29,26 millions de tonnes à 1,89 % OTRT (somme des oxydes de terres rares) (Commerce Resources Corp., 20 avril 2012).

 

Zone minéralisée de Strange Lake – Zone B

La zone minéralisée de Strange Lake – Zone B est d’âge mésoprotérozoïque. Elle fait partie du Domaine de Mistini-Raude situé dans la partie orientale de la Province de Churchill. La minéralisation en terres rares est encaissée dans des niveaux de pegmatite lenticulaires et irréguliers (jusqu’à 30 m d’épaisseur), associés à une intrusion de granite hyperalcalin (Pluton du Lac Brisson) caractérisée par une structure annulaire. Les niveaux de pegmatite sont injectés dans la coupole de l’intrusion granitique. La minéralisation en terres rares est disséminée et consiste en kainaosite, gadolinite, gagarinite, dickgérénite, monazite, bastnaésite et pyrochlore. Les ressources mesurées et indiquées sont évaluées à 188,89 millions de tonnes à 0,93 % OTRT (Torngat Metals, 6 décembre 2019).

 

Zone minéralisée de Kipawa (Zeus)

La zone minéralisée de Kipawa est d’âge néoprotérozoïque à mésoprotérozoïque. La minéralisation en terres rares (eudialyte, yttro-titanite, mosandrite, britholite) est disséminée et forme une série de lentilles décamétriques associées à des unités de roches calcosilicatées (Formation de Kipawa), de gneiss syénitique et de gneiss granitique hyperalcalin. Trois zones minéralisées empilées verticalement ont été définies selon le minéral de terres rares dominant, soient les zones Eudialyte, Mosandrite et Britholite. Les réserves prouvées et probables sont estimées à 19,77 millions de tonnes à 0,41 % OTRT (Matamec Explorations, 10 octobre 2013). 

Zone minéralisée de Kwijibo

La zone minéralisée de Kwijibo est d’âge néoprotérozoïque. Elle est située au NE de Sept-Îles, dans la région au nord du lac Manitou. Des zones minéralisées en fer, cuivre, ETR, yttrium, apatite, fluor et argent sont associées à des structures bréchiques ou filoniennes caractérisées par l’abondance de magnétite. La minéralisation se trouve à l’intérieur de bandes ferrifères en échelons (5 à 50 m d’épaisseur) encaissées dans une masse de gneiss granitique appartenant au Complexe de Canatiche. Les zones minéralisées comprennent de la magnétite, de l’apatite, des sulfures (chalcopyrite, pyrite, pyrrhotite, sphalérite), de la titanite, de la fluorite et des minéraux de terres rares (allanite, britholite, kainosite) sous forme disséminée, massive ou en veinules. La minéralisation se trouve dans plusieurs zones, dont la zone Josette. Les ressources mesurées et indiquées (incluant la zone Josette) sont évaluées à 6,92 millions de tonnes à 2,72 % OTRT (Focus Graphite et SOQUEM, 2 août 2018).

 

Autres zones minéralisées en ETR

Dans la région de Saint-Honoré, à ~1 km au nord de la mine Niobec, la zone minéralisée de Niobec – REE Zone contient des minéralisations en terres rares associées à un complexe de carbonatite (Carbonatite de Saint-Honoré). Les ressources mesurées et indiquées sont évaluées à 531,4 millions de tonnes à 1,64 % OTRT (IAMGOLD Corp., 18 mars 2013). 

Au nord de Lebel-sur-Quévillon, près du lac au Goéland, la zone minéralisée de Carbonatite de Montviel renferme des minéralisations en terres rares associées aux carbonatites de l’Intrusion alcaline de Montviel. Les ressources indiquées sont estimées à 82,4 millions de tonnes à 1,51 % OTRT (Ressources Geomega, 17 juin 2015).

 

Signalons que le Québec contient également plusieurs autres régions propices à la présence des minéralisations en ETR. Ces régions n’ont été explorées que superficiellement, ce qui ouvre la porte à de nouvelles découvertes.

 

Parmi les terres rares légères les plus recherchées au Québec, notons le néodyme et l’europium. Certaines zones minéralisées du Québec (Ashram [Eldor], Strange Lake, Kwyjibo) sont enrichies en terres rares lourdes parmi les plus recherchées, dont le gadolinium, le terbium et le dysprosium.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Exploitation au Québec

 

 

Aucune zone minéralisée en éléments des terres rares n’est en exploitation actuellement au Québec.

Pour le moment, il est bien difficile de prévoir les perspectives d’exploitation des éléments de terres rares à court ou à moyen terme au Québec. Le Québec possède cependant un potentiel important pour ces substances minérales.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Consulter ici la carte interactive du Québec montrant toutes les zones minéralisées en terres rares.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Télécharger un jeu de données (formats .FGDB et .SHP) de la carte interactive du Québec avec les zones minéralisées en terres rares et démarrer votre propre projet d’exploration!

 

 

 

 

 

 

 

 

Liens utiles  

 

 

 

Références