Éléments du groupe du platine

Les éléments du groupe du platine (EGP) font partie des substances métalliques appartenant aux minéraux identifiés comme critiques et stratégiques pour le Québec. Ces minéraux 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 EGP sont essentiels à une économie et une technologie propre et moderne. En raison de leurs propriétés variées et 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.

L’utilisation du platine, du palladium et du rhodium dans la fabrication de convertisseurs catalytiques dépasse maintenant largement tous les autres usages des EGP (60 % en 2020). On prévoit toutefois une baisse de la demande de ces éléments en raison d’une diminution de la production d’automobiles attribuable à la pénurie de puces semi-conductrices et à une diminution de la production de véhicules fonctionnant à l’essence ou au carburant diesel.

L’utilisation de l’iridium et du ruthénium dans la production d’hydrogène et dans la fabrication de piles à combustible devrait augmenter dans les prochaines années.

On prévoit que la production mondiale de palladium et de platine, qui totalisait respectivement 200 000 tonnes et 180 000 tonnes en 2021, devrait continuer d’augmenter dans les années à venir.

L’exploitation minière représentait, en 2020, la source d’EGP la plus importante (~69 %), suivie du recyclage des métaux (~31 %) incluant les convertisseurs catalytiques (~25 %), les déchets de joaillerie (~3 %) et les déchets de matériel électronique (~3 %) (source : Commission géologique du Canada).

Les principaux pays producteurs d’EGP sont l’Afrique du Sud, la Russie, le Zimbabwe, le Canada et les États-Unis. En 2021, l’Afrique du Sud avec une production en palladium et platine de 210 000 tonnes représentait le plus important fournisseur mondial, suivie de la Russie (93 000 tonnes), du Zimbabwe (28 000 tonnes), du Canada (23 000 tonnes) et des États-Unis (18 200 tonnes). Le diagramme présente la répartition de la production mondiale.

Précisons qu’en Afrique du Sud et aux États-Unis, les zones minéralisées sont exploitées principalement pour les EGP, le nickel et le cuivre étant des sous-produits. Dans les zones minéralisées de Noril’sk-Talnakh (Russie) et de Sudbury (Canada), les EGP sont récupérés comme sous-produits dans les mines de nickel.

Usages

Les EGP sont utilisés dans plusieurs secteurs pour leurs propriétés physiques et chimiques variées et uniques, soit une excellente capacité catalytique, un point de fusion élevé, une résistance à la corrosion et à l’oxydation (les EGP ne s’oxydent pas) à des températures élevées, une durabilité mécanique, une bonne conductibilité thermique et électrique. Ces propriétés rendent les EGP essentiels dans des applications liées aux hautes technologies et aux énergies propres.

Les EGP sont de plus en plus recherchés pour des usages liés :

à I’industrie métallurgique (alliages à haute résistance, supraconducteurs, agent durcissant);
à l’industrie électronique (cellulaires, ordinateurs, disques durs, caméra numérique, condensateurs multicouches et connecteurs, microscopie électronique);
à l’industrie électrique (fours électriques, connecteurs);
à l’industrie chimique (catalyseurs, instruments de laboratoire, électrochimie);
à l’aéronautique (aubes de turbines, bougies d’allumage);
aux transports (véhicules électriques, véhicules hybrides, convertisseurs catalytiques);
aux soins dentaires (couronnes et ponts, appareils orthodontiques, instruments dentaires);
à l’industrie médicale (stimulateurs cardiaques, valves cardiaques, implants divers, instruments chirurgicaux);
à la joaillerie (bijoux);
à la fabrication de verre (fibres de verre, écrans à cristaux liquides [ACL]);
à la défense (missiles, moteurs à réaction);
à l’énergie (piles à combustible, panneaux solaires);
au raffinage de produits pétroliers (catalyseurs);
à l’horlogerie, à la photographie, à la fabrication de pivots d’instruments de précision (boussoles), de pointes de stylo-plume, au divertissement musical (flûte traversière), dans les électrodes des usines de fabrication de chloro-alcalis et bien d’autres usages.

Le diagramme présente la répartition de l’usage des éléments du groupe du platine.

Source et contexte géologique des minéralisations

Les minéralisations en EGP peuvent être d’origine magmatique ou hydrothermale et sont généralement associées à des roches mafiques à ultramafiques riches en fer et en magnésium dans des environnements volcaniques et plutoniques. Ces zones minéralisées se trouvent communément à grande profondeur, ce qui requiert généralement des exploitations minières souterraines. Les exploitations à ciel ouvert sont rares pour ce type de minéralisation.

Les minéralisations en EGP associées aux intrusions mafiques à ultramafiques peuvent être subdivisées en quatre types :

les zones minéralisées associées aux complexes ignés lités et aux basaltes de plateau;
les zones minéralisées magmatiques-hydrothermales dans les intrusions;
les zones minéralisées associées aux komatiites;
les zones minéralisées associées aux ophiolites.

Les zones minéralisées associées aux complexes ignés lités et aux basaltes de plateau

Les complexes ignés lités sont de vastes intrusions stratifiées qui correspondent à des injections magmatiques différenciées mises en place dans des environnements intracontinentaux en extension (rift) et communément associés à des points chauds (Jébrak et Marcoux, 2008).

Ces intrusions présentent généralement une forme caractéristique en entonnoir pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres de diamètre. Certaines peuvent également montrer une forme allongée. Elles comportent divers niveaux ou zones faiblement inclinés vers le centre du complexe. Les zones minéralisées en EGP, accompagnés de chrome, de cuivre et de nickel, forment des niveaux de sulfures massifs à semi-massifs et de chromitite (roche riche en chromite) d’épaisseur centimétrique à métrique (≤1 m) habituellement continus sur plusieurs dizaines de kilomètres (jusqu’à 200 km). La minéralisation en EGP, cuivre et nickel est associée aux sulfures, tandis que la minéralisation en chrome est associée à la chromite.

Les zones minéralisées sont formées par des processus de ségrégation magmatique.

Les plus importantes zones minéralisées associées aux complexes ignés lités sont celles du Bushveld (Afrique du Sud), du Great Dyke (Zimbabwe), de Sudbury (Ontario, Canada), de Muskox (Territoires du Nord-Ouest, Canada), de Stillwater (Montana, États-Unis), de Duluth (Minnesota, États-Unis) et de Jinchuan (Chine).

Les basaltes de plateau représentent les équivalents extrusifs des complexes ignés lités. Ces vastes systèmes sont pour la plupart encore mal connus (Jébrak et Marcoux, 2008). La zone minéralisée de Noril’sk–Talnakh (Oural, Russie) est la plus importante de ce type.

Le complexe igné lité de Sudbury est un cas unique, car il ne comprend qu’une seule séquence magmatique. Il se serait mis en place à la suite de l’impact d’un astéroïde. La zone minéralisée principalement en nickel-cuivre contient également des zones riches en EGP.

Les zones minéralisées magmatiques-hydrothermales dans les intrusions

Ces zones minéralisées se sont mises en place dans des contextes géotectoniques d’accrétion à la fin de l’Archéen ou lors d’épisodes de magmatisme en marge d’un rift (Jébrak et Marcoux, 2008).

Les zones minéralisées sont associées à des intrusions mafiques de quelques kilomètres de diamètre constituées de roches intrusives constituées d’anorthosite, de norite et de gabbronorite. Ces intrusions se sont mises en place dans des discontinuités structurales majeures. La minéralisation peut se trouver dans des zones de brèches, sous forme de cheminée, ou être subconcordante au rubanement magmatique.

On reconnaît deux types de minéralisations, l’un pauvre en sulfures et l’autre, plus rare, associé aux sulfures. Les zones minéralisées sont formées par une différenciation magmatique et par une reconcentration des EGP par des fluides résiduels à la fin de la cristallisation des intrusions mafiques.

La principale zone minéralisée de ce type est celle du Lac des Iles (Ontario, Canada).

Les zones minéralisées associées aux komatiites

Les zones minéralisées associées aux komatiites se sont mises en place dans des environnements de rift au Paléoprotérozoïque. On les trouve aussi dans les ceintures de roches vertes d’âge mésoarchéen à néoarchéen (Jébrak et Marcoux, 2008).

Les komatiites forment des masses synvolcaniques, d’épaisseur kilométrique, qui s’étendent sur plusieurs dizaines de kilomètres. Les coulées individuelles sont généralement très épaisses (1 à 10 m).

Les zones minéralisées peuvent se trouver à différents niveaux au sein des coulées, mais on les observe habituellement à la base. Elles forment de nombreux corps (niveaux, lentilles) de 1 à 2 km de longueur, de 50 à 300 m de largeur et de 1 à 10 m d’épaisseur. Les minéralisations en sulfures sont massives à la base et disséminées vers le sommet.

Les komatiites minéralisées sont riches en nickel et en cuivre et contiennent de faibles quantités d’EGP.

La zone minéralisée de Langmuir (Ontario, Canada) et celles de l’Orogène de l’Ungava, au Québec, représente des exemples de ce type de minéralisation.

Les zones minéralisées associées aux ophiolites

Des minéralisations en EGP sont quelquefois associées à des ophiolites contenant des masses podiformes de chromitite (roche riche en chromite) mises en place dans des environnements d’arcs insulaires. Les chromitites podiformes sont encaissées dans des roches plutoniques ultramafiques comprenant des dunites et surtout des harzburgites. Elles sont riches en chrome, pauvres en aluminium et, occasionnellement, enrichies en platine (Jébrak et Marcoux, 2008).

Les corps de chromitite podiforme se trouvent dans des zones de transtension correspondant à des élargissements de conduits magmatiques. Ils sont alignés parallèlement à la foliation dans la roche harzburgitique et présentent une déformation irrégulière. La dimension de ces corps de chromitite varie de 5 à 1200 m de longueur et de 1 à 130 m d’épaisseur.

Ces minéralisations sont d’origine magmatique. La composition de la chromite varie en fonction de la composition du magma parent des roches ultramafiques et du degré de fusion partielle de la source de ce magma. La chromite et les EGP sont enrichis et différenciés au sein d’une chambre magmatique par divers mécanismes au cours de la cristallisation du magma.

La zone minéralisée de Kempirsai, au Kazakhstan, constitue un exemple de ce type de minéralisation (Jébrak et Marcoux, 2008).

Exploration au Québec

Le Québec présente un potentiel important pour les minéralisations en EGP associées aux intrusions mafiques à ultramafiques. Les minéralisations de Ni-Cu d’origine magmatique avec les EGP comme sous-produits sont dominantes (Clark, 2001). Des environnements géologiques favorables à ces minéralisations ont été identifiés dans la Province de Churchill, notamment dans la Fosse du Labrador et dans le Domaine Sud de l’Orogène de l’Ungava, ainsi que dans la Province du Supérieur.

Les activités d’exploration minière entreprises au cours des dernières années ont permis la découverte de nombreuses zones minéralisées en éléments du groupe du platine 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 zones minéralisées contenant des EGP se situent dans les régions :

de l’Orogène de l’Ungava, au Nunavik, à ~100 km au SE de Salluit;
de la Fosse du Labrador, à ~145 km au NW de Kuujjuaq;
de la Baie-James, au lac Menarik, à ~50 km au SE de Radisson;
de la Baie-James, près du lac Voirdye, à ~52 km à l’est du village de Nemaska;
du lac Grasset et de Launay, en Abitibi.

Zones minéralisées de l’Orogène de l’Ungava

Dans le Domaine Sud de l’Orogène de l’Ungava (ceinture de roches vertes de Cape Smith), les zones minéralisées en nickel-cuivre-EGP sont généralement associées aux filons-couches mafiques à ultramafiques différenciés, d’âge paléoprotérozoïque, de la Suite du Lac Esker. La minéralisation se présente sous la forme de niveaux tabulaires ou lenticulaires dans les intrusions. Elle consiste en sulfures disséminés à massifs et en veinules (pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite et, localement, cobaltite et pyrite) encaissés dans le gabbro, la pyroxénite ou la péridotite. Les zones minéralisées les plus importantes sont Puimajuq, Mesamax, Allammaq, Méquillon, Ivakkak, Bravo (Zone B-4), Pad, Timtu, Sylvie, Getty et Mystery.

Zones minéralisées dans la Fosse du Labrador

Dans la partie nord de la Fosse du Labrador, les zones minéralisées en nickel-cuivre-EGP sont généralement associées aux filons-couches mafiques à ultramafiques différenciés d’âge paléoprotérozoïque, de la Suite intrusive de Gerido. La minéralisation se présente sous la forme de niveaux tabulaires et consiste en sulfures disséminés à massifs (pyrrhotite, chalcopyrite et pentlandite) encaissés dans les gabbros, les pyroxénites ou les péridotites ainsi que dans les unités de roches sédimentaires adjacentes. Les zones minéralisées les plus importantes sont Falco 7, Hopes Advance No. 1 – Zone Nord, Hopes Advance No. 1 – Zone Principale et Zone Gamma.

Zone minéralisée de Lac Menarik

La zone minéralisée de Lac Menarik, localisée près de l’extrémité orientale du lac Menarik, à l’est de la baie James, est associée à l’intrusion ultramafique néoarchéenne du Complexe de Menarik. Les zones minéralisées en chrome, nickel et EGP se présentent sous forme de niveaux d’épaisseur décimétrique à métrique constitués de chromite disséminée, en nodules ou en lits semi-massifs à massifs qui sont encaissés dans la péridotite. La minéralisation en EGP est associée à la chromite, laquelle est accompagnée de magnétite. Les ressources mesurées et indiquées sont estimées à 5,352 millions de tonnes (Mt) à 520 ppb EGP (Bussières, 2006).

Zone minéralisée de Nisk

La zone minéralisée de Nisk (Nisk-1 et Nisk-1b), située dans la région du lac Voirdye, est associée aux intrusions mafiques à ultramafiques néoarchéennes de la Suite mafique-ultramafique de Caumont. La minéralisation en nickel-cuivre ± chrome ± EGP se présente sous la forme de lentilles ou de niveaux de sulfures disséminés à massifs (pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite et pyrite) encaissés dans une péridotite noire serpentinisée. Les ressources mesurées et indiquées de la zone Nisk sont évaluées à 2,04 Mt à 1,06 % Ni, 0,55 % Cu et 1,26 g/t EGP et 7,84 % Cr₂O₃ (Trudel, 2008).

Zone minéralisée de Grasset

La zone minéralisée de Grasset, localisée à ~16 km à l’ouest du lac Grasset dans le nord de l’Abitibi, est encaissée dans les roches intrusives ultramafiques néoarchéennes du Groupe de Manthet. La minéralisation en nickel-cuivre-EGP se présente sous la forme de niveaux de sulfures (pentlandite, pyrrhotite, chalcopyrite, pyrite) disséminés à massifs dans des roches ultramafiques fortement altérées en dolomite-serpentine et est associée à des veines de quartz-dolomite. Les ressources indiquées sont estimées à 5,51 Mt à 1,22 % Ni, 0,13 % Cu, 0,03 % Co et 0,9 g/t EGP (Wallbridge Mining Company, novembre 2021).

Zone minéralisée de Dumont Nickel-Zone Centrale

La zone minéralisée de Dumont Nickel-Zone Centrale, localisée dans le canton de Launay à ~25 km à l’WNW d’Amos, est associée aux filons-couches ultramafiques néoarchéens du Groupe d’Amos. La zone minéralisée en nickel-cuivre-cobalt-EGP est encaissée dans un grand filon-couche ultramafique différencié (pyroxénite, péridotite, dunite) et serpentinisé. La minéralisation forme une lentille irrégulière de sulfures disséminés (pentlandite, pyrrhotite, chalcopyrite, heazlewoodite, millérite, awaruite) accompagnés de magnétite et de chromite dans les roches encaissantes. Les réserves prouvées et probables sont de 1028,05 Mt à 0,27 % Ni, 107,27 g/t Co et 0,03 g/t EGP (Magneto Investments Limited Partnership, mai 2019).

Exploitation au Québec

Au Québec, des minéralisations en EGP issues d’intrusions mafiques à ultramafiques sont exploitées dans la Province de Churchill, dans le Domaine Sud de l’Orogène de l’Ungava (ceinture de Cap Smith). Les EGP sont récupérées comme sous-produits de l’exploitation du nickel et du cuivre aux mines Raglan (Katinniq) et Nunavik Nickel (Expo (Ungava)).

Mine Raglan (Katinniq)

La zone minéralisée de la mine Raglan (Katinniq) est encaissée dans un complexe ultramafique d’âge paléoprotérozoïque (Suite du Lac Esker). Elle consiste en une série de lentilles de sulfures massifs (pentlandite, pyrrhotite, chalcopyrite) superposées localisées à la base de coulées komatiitiques. Ces lentilles orientées E-W sont réparties sur une distance horizontale de ~3 km. Les zones de sulfures massifs passent en profondeur à des zones de sulfures disséminés dans des péridotites. En 2019, les réserves prouvées et probables étaient de 10,39 Mt à 2,81 % Ni, 0,77 % Cu, 0,06 % Co et 2,86 g/t EGP (Glencore Canada, décembre 2019).

Mine Nunavik Nickel (Expo (Ungava))

La zone minéralisée de la mine Nunavik Nickel (Expo (Ungava)) est encaissée dans des filons-couches et des dykes mafiques-ultramafiques différenciés et dans des péridotites (Suite du Lac Esker), d’âge paléoprotérozoïque, en contact avec des roches métasédimentaires et volcaniques mafiques à l’aspect gabbroïque. Elle consiste en une série de lentilles de sulfures massifs et disséminés (pentlandite, pyrrhotite nickélifère, chalcopyrite, pyrite) localisées à la base du complexe de péridotite. Ces lentilles sont orientées ENE-WSW et sont réparties sur une distance de ~2 km. En 2007, les ressources indiquées étaient évaluées à 8,56 Mt à 0,76 % Ni, 0,76 % Cu, 0,04 % Co, 0,08 g/t Au et 1,68 g/t EGP (Canadian Royalties, février 2007).

Consulter ici la carte interactive du Québec montrant toutes les zones minéralisées en éléments du groupe platine (EGP).

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

Liens utiles

Commission géologique du Canada : Faits sur les métaux du groupe du platine

L’élémentarium : https://lelementarium.fr/product/platinoides/

Metals Daily : https://www.metalsdaily.com/live-prices/pgms/

United State Geological Survey : Platinum-Group Metals Statistics and Information

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Groupe_du_platine

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ruthénium

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Rhodium

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Palladium

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmium

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Iridium

Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Platine

Références

BUSSIÈRES, Y., 2006. Rapport technique Compilation des travaux de 1988 à 2005 sur les zones de chromite et calcul de ressources, propriété Menarik. Ressources minières Pro-Or, rapport statutaire soumis au gouvernement du Québec; GM 63099, 258 pages, 35 plans.

CLARK, T., 2001. Distribution et potentiel des éléments du groupe du platine au Québec. MRN; PRO 2001-07, 17 pages.

TRUDEL, P., 2008. Calcul des ressources du gisement Nisk-1, propriété du lac Levac, Nemiscau. Ressources Golden Goose, rapport statutaire soumis au gouvernement du Québec; GM 63867, 862 pages, 25 plans.