Substances métalliques  
Lithium
(Li)

 

Le lithium est une substance métallique appartenant aux minéraux identifiés comme critiques et stratégiques au Québec. Ces minéraux revêtent une importance économique significative pour des secteurs clés de l’économie, présentent un risque d’approvisionnement élevé et n’ont pas de substituts. Les minéraux critiques et stratégiques, comme le lithium, sont essentiels à une économie et une technologie propre et moderne.

 

Le lithium est une matière indispensable et nécessaire à la production des véhicules électriques et au stockage de grande capacité de l’énergie provenant de sources renouvelables, par exemple des éoliennes et des panneaux solaires. Il s’agit d’un matériau clé de la transition énergétique.

 

L’émergence des véhicules hybrides rechargeables et électriques nécessite la fabrication de plus en plus de batteries. Ces dernières seront pour la plupart de type Lithium-ion (Li-ion) parce que cette technologie offre une bonne densité d’énergie massique et qu’elles présentent de meilleures performances comparativement aux batteries NiMH conventionnelles.

 

 

Usages

Le lithium est une substance très réactive qui n’existe pas à l’état natif (métallique) dans le milieu naturel, mais uniquement en solution dans des liquides ou allié à d’autres éléments dans des silicates ou les phosphates. On l’utilise le plus souvent sous forme d’hydroxyde ou de carbonate.

Le lithium est employé dans plusieurs domaines comme dans la fabrication de batteries, de différents types de verres, de céramiques, de graisses lubrifiantes, de caoutchouc, d’émaux et d’aluminium de première fusion. On l’utilise également dans l’industrie chimique, dans la fabrication de produits pharmaceutiques et dans certains alliages.

Quelques exemples sont présentés ci-dessous avec divers liens et des photos représentant différents domaines d’usages :

L’utilisation dans les batteries dépasse maintenant largement les autres usages du lithium (58 % en 2018) et devrait grimper à 85 % de la consommation vers 2025-2030. En 2020, à l’échelle mondiale, l’utilisation du lithium dans les piles et batteries était de l’ordre de 71 % comparativement à 14 % dans le verre et céramique, 4 % dans les graisses lubrifiantes, 2 % dans les polymères.

On prévoit que la consommation de lithium, qui totalisait 50 750 t Li en 2018, devrait presque tripler en 2025 pour atteindre 150 000 t. Toutes ces données évoluent rapidement et les diagrammes annexés présentent l’évolution de la production mondiale et de la répartition de l’usage du lithium

Cette demande de plus en plus forte à l’échelle mondiale, alimentées en grande partie par la fabrication des batteries Li-ion pour les véhicules électriques, commence à susciter des inquiétudes en ce qui a trait à l’approvisionnement en lithium.

 

Source et contexte géologique des minéralisations

L’exploitation du lithium se fait essentiellement par deux types d’opération : l’exploitation des saumures enrichies en lithium dans les lacs salés (salars) ou l’extraction traditionnelle des minéraux de lithium dans les granites pegmatitiques.

La production mondiale de lithium provient en grande partie de saumures (environ 70 %) enrichies en chlorure de lithium extraites de lacs salés (salars) principalement en Amérique du Sud. Les coûts de production sont de beaucoup inférieurs à ceux des exploitations traditionnelles (environ 30 %) de minéraux de lithium.

Les principaux pays producteurs de lithium sont le Chili, l’Australie, la Chine et l’Argentine. En Australie, au Portugal, au Zimbabwe, au Canada, en Chine et au Brésil, le lithium est extrait de minéraux de lithium, tandis qu’au Chili, en Argentine, aux États-Unis et en Chine, l’extraction se fait principalement à partir de saumures.

Les minéralisations de minéraux de lithium sont principalement associées à des assemblages de roches d’âge archéen comprenant des roches mafiques à ultramafiques ou des roches métasédimentaires injectées par des dykes de granite pegmatitique. Ces dykes sont souvent associés à de grandes intrusions granitiques mises en place dans des ceintures de roches vertes. Ces pegmatites granitiques constituent souvent des complexes intrusifs hyperalumineux.

Parmi ces différents types de pegmatite, seules les pegmatites complexes et les pegmatites à albitespodumène renferment des minéraux de lithium. Ces types de pegmatite se distinguent par un assemblage typique de minéraux, une signature géochimique particulière, ainsi que par un potentiel économique en métaux rares (Cerny, 1991).

Les pegmatites complexes forment généralement des dépôts lenticulaires ou podiformes, sans grande continuité en profondeur. Les diverses zones minéralisées à l’intérieur de ces pegmatites présentent des teneurs variables et des assemblages minéralogiques particuliers. Certaines zones très riches peuvent contenir jusqu’à 40 % de minéraux de lithium.

Les pegmatites à albite-spodumène sont caractérisées principalement par la présence de spodumène distribué uniformément à travers les dykes ou les amas de pegmatites. Les minéraux accessoires sont le béryl, la colombite, la tantalite et la cassitérite. Les éléments chimiques caractéristiques des pegmatites à albite-spodumène sont le lithium (Li) associé parfois à l’étain (Sn), le béryllium (Be), le tantale (Ta), le niobium (Nb) et le bore (B).

Une autre classification des pegmatites à métaux rares est basée sur la composition minéralogique de la roche, la signature géochimique des éléments en traces et l’association des pegmatites avec des types particuliers de granites (Cerny, 1991). Elle permet de distinguer trois types de pegmatites :

  • les pegmatites de type LCT (Lithium-Césium-Tantale);

  • les pegmatites de type NYF (Niobium-Yttrium-Fluor);

  • les pegmatites mixtes (combinaison des types LCT-NYF).

Parmi ces différents types de pegmatite, seules les pegmatites de type LCT renferment des minéraux de lithium. Ce sont des pegmatites à albite-spodumène et béryl. Elles sont caractérisées par un assemblage typique d’éléments alcalins comprenant le lithium (Li), le césium (Cs) et le rubidium (Rb) accompagnés de tantale (Ta), de béryllium (Be), d’étain (Sn), de gallium (Ga), de niobium (Nb), de bore (B), de phosphore (P) et de fluor (F). Les pegmatites de type LCT sont également riches en minéraux de phosphates. Ces pegmatites hyperalumineuses sont associées à des granites très hétérogènes synorogéniques à tardi-orogéniques ou à des granites anorogéniques (Cerny, 1991).

 

Exploration au Québec

L’exploration des minéraux de lithium a connu un regain d’intérêt en raison de la demande grandissante pour ce métal. Le Québec présente un bon potentiel pour les minéraux de lithium dans les granites pegmatitiques. En effet, des environnements géologiques favorables à la présence de minéraux de lithium (spodumène) ont été identifiés à plusieurs endroits dans la Province du Supérieur, soit dans les secteurs de la Baie-James, de l’Abitibi, et du Témiscamingue, ainsi que dans la Province géologique de Grenville, dans le secteur de l’Outaouais.

Plusieurs projets d’exploration sont à un stade avancé. Ils portent parfois sur d’anciennes zones minéralisées et ont pour but d’obtenir une meilleure évaluation des ressources minérales.

Les activités d’exploration minière entreprises depuis le début du XXe siècle ont permis de découvrir de nombreuses zones minéralisées en minéraux de lithium au Québec. Les principaux sites découverts se situent :

  • en Abitibi, autour du Batholithe de Preissac-Lacorne;
  • au nord de Chibougamau, dans la ceinture volcano-sédimentaire de Frotet-Evans;
  • dans la région de la Baie-James, dans la ceinture volcano-sédimentaire de la rivière Eastmain.

Exploitation au Québec

Plusieurs sites minéralisés en lithium sont à un stade d’exploration avancé, ce qui permet de croire à un avenir prometteur pour l’exploitation de ce métal au Québec.

Avant 2020, une seule mine de lithium avait été exploitée au Québec. Il s’agit de l’ancienne mine Québec Lithium (Lithium Amérique du Nord), située près de Barraute en Abitibi, au nord de Val-d’Or. On y a extrait 907 200 tonnes de minerai à une teneur de 1,4 % Li2O entre 1955 et 1965. Cette mine a été remise en exploitation sporadiquement ces dernières années. En 2017, les réserves de ce gisement étaient estimées à 20,5 Mt à 0,93 % Li2O.

 

 

 

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

 

 

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

 

 

Visualiser en un clin d’oeil l’ensemble des analyses géochimiques avec des valeurs anomales et indicielles en lithium.

 

 

Références