• Études géophysiques et hydrogéologiques des manteaux d’altération latéritique

La fracturation et les variations lithologiques des péridotites induisent des différentiations dans l'épaisseur des différents horizons d'altération et donc du volume des minerais de nickel. La connaissance de la géométrie des horizons d'altération est un élément indispensable pour le calcul des réserves, et sur un plan plus fondamental, pour la compréhension de la genèse de ces formations et donc des gisements.

La tomographie de résistivité électrique (TRE) est un outil géophysique qui permet d'obtenir à partir de mesures réalisées en surface, des images géoélectriques continues en 2D des matériaux en profondeur. La méthode a été appliquée sur les formations latéritiques de différents gisements de nickel néo-calédoniens. Les valeurs de résistivité sont corrélées avec les principaux faciès, cuirasse ferrugineuse, altérites, roche fraîche, reconnus par sondages miniers et sur coupes d’exploitation.

	Appareillage de mesure de résistivité électrique : résistivimètre, sélecteur d’électrode et batterie.

Les études hydrogéologiques concernent la caractérisation des circulations d’eau souterraine dans les massifs de roches ultrabasiques altérées de Nouvelle-Calédonie. L’identification spatiale et temporelle des paramètres hydrodynamiques est abordée par une approche couplant la mesure de perméabilité in situ et son extrapolation par la méthode TRE qui permet aussi d’étudier la signature géoélectrique de la dynamique de l’eau lors d’essais de pompage dans des piézomètres

	Simulation en trois couches de l’écoulement souterrain dans les niveaux successifs, latérite, saprolite, et substratum ultrabasique du massif de Tiébaghi.

.

• Distribution, origine et enregistrement paléoclimatique des croûtes magnésiennes

En Nouvelle-Calédonie, les accumulations magnésiennes peuvent couvrir de vastes étendues, notamment au nord du territoire, formant des croûtes magnésiennes à giobertite, mais également des imprégnations dans les zones fracturées de la base des profils d'altération latéritique. Des études pétrologiques et géochimique sont menées sur ces accumulations ainsi que des analyses d¹⁸ 0 pour caractériser l’origine et la signature paléoclimatique de ces formations.

	Dissolution chimique d’une péridotite (dunite) et précipitation de giobertite dans les vides.		Encroûtement de giobertite au pied du massif du Ouazangou (côte ouest)

Autres exemples d'activités de recherche

L’UMR 161 mène également des recherches scientifiques hors Nouvelle-Calédonie avec ses partenaires universitaires d’Aix-Marseille III (CEREGE), du Laboratoire des Sciences de la Terre de l’Université de la Réunion (LSTUR), et d’Ouro Preto au Brésil sur les transferts et cycles biogéochimiques des éléments et sur les processus d’altération et d’érosion des boucliers Précambrien. Les informations sur ces recherches sont consultables sur le site suivant : www.cerege.fr

• Processus d'altération et d'érosion des boucliers Précambrien

La méthode de datation ⁴⁰Ar / ³⁹Ar des cryptomélanes (K_1-2Mn₈O₁₆, nH₂O) a été appliquée à des profils d’altération latéritique des régions de Tambao au Nord du Burkina Faso et de Serra do Navio au Nord du Brésil pour comprendre les changements géomorphologiques et climatiques qui ont affecté les paysages de ces régions.

	Croûte (cuirasse) manganésifère riche en cryptomélane à Tambao (nord du Burkina Faso)

 

	Gammes d’âge obtenus par la datation 40Ar / 39Ar des cryptomélanes des cuirasses manganésifères de Tambao (nord du Burkina Faso), superposées aux courbes du climat global.

 

Un nouveau projet en cours vise à mener des études géomorphologiques et tectoniques couplées à l’échelle continentale en Afrique de l’Ouest et Centrale. Des données topographiques numériques (MNT à 90 m) seront utilisées pour délimiter les grands aplanissements bauxitiques et établir leurs relations spatiales avec les systèmes d’aplanissement ferrugineux plus jeunes. Les relations entre ces aplanissements et la tectonique et les climats passés seront également étudiées pour contraindre les modèles d’évolution morpho-tectonique existant pour le continent africain.

Paysages de la zone sahélienne d’Afrique de l’Ouest : plateaux-reliques de vieilles surfaces d’aplanissement latéritique, ferrugineux à Gangaol, et manganésifère à Tambao (nord du Burkina Faso)

Le site www.cerege.fr peut aussi être consulté pour les actions de recherches menées par l’UMR au Burkina Faso et en Inde.

Glossaire

Altérite : roche résiduelle provenant de l’altération d’une roche antérieure dite roche mère.

⁴⁰Ar / ³⁹Ar: rapport isotopique entre l’argon 40 (⁴⁰Ar) et l’argon 39 (³⁹Ar).

Colloïdale : adjectif de colloïde signifiant particule de très petite taille (quelques micromètres) en suspension dans l’eau.

Cryptomélane : oxyhydroxyde de manganèse potassique.

Giobertite : carbonate de magnésium.

Glacis : forme de relief plane et peu inclinée. On distingue des glacis d’érosion où la roche est à nu et des glacis d’accumulation où la roche est recouverte de matériaux d’altération.

Horizon : niveau d’épaisseur variable distingable au sein d’une série sédimentaire ou d’un sol.

Klippe : portion de la nappe d’ophiolite isolée du corps principal de celle-ci par érosion.

Latéritique : adjectif de latérite, terme générique qui désigne une formation de sol rouge, pauvre en silice et enrichi en hydroxydes de fer et aluminium, caractéristique des régions intertropicales, mais qui peut se trouver en dehors de ces régions à l’état de paléo-altérations.

Lavaka : ravin à flancs escarpés des pays tropicaux résultant de l’érosion sur versant (origine : Madagascar).

Lithosphère : couche d’une centaine de kilomètres environ comprenant la croûte et une partie du manteau supérieur.

Météorique : phénomène qui se produit dans l’atmosphère. Altération météorique : qui se produit sous l’effet de la pluie et de la température.

MNT : modèle numérique de terrain.

Morphogénèse : naissance et évolution des formes du relief par le jeu combiné des déformations et mouvements de la croûte terrestre, de l’altération de roches de la croûte, de l’érosion et de la sédimentation des produits d’altération.

Néotectonique : s’applique aux mouvements récents (tertiaire supérieur) de la lithosphère consistant en cassures verticales qui affectent un relief montagneux déjà formé.

Obduction : chevauchement d’une grande partie de croûte océanique, représentée par des ophiolites, sur une zone de croûte continentale. Phénomène inverse de la subduction.

Ophiolites : ensemble de roches péridotites foliées et tectonisées (plus ou moins serpentinisées), gabbros et basaltes.

Piézomètre : tube enfoncé verticalement dans le sol par sondage et servant à mesurer la pression de l’eau avec laquelle il est en relation à sa base.

Rapport isotopique : rapport entre la quantité d’un élément chimique de masse atomique donnée et la quantité du même élément chimique de masse atomique différente.

Ultrabasique : roche sans quartz contenant moins de 45% poids de SiO₂, très riche en Mg, Ca et Fe (= 40 %).

Subduction : enfoncement d’une grande portion de la lithosphère continentale ou océanique sous une autre.

Partenariat

Nouvelle-Calédonie

Toutes nos actions de recherches sont menées en étroite collaboration avec l’Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC /Géosciences et sciences de la vie), le CIRAD-IAC, avec le Service des Mines, le BRGM, les compagnies minières (SLN, Falconbridge, SMSP, Inco) et les bureaux d’études (A2EP, SIRAS, INGEMINE, AIME).

Des collaborations internes sont également développées avec les autres UR et US IRD.

Métropole et DOM

- CEREGE (Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence) www.cerege.fr
- Université de Nice Sophia-Antipolis www.unice.fr/LGGA/IMG.html
- Université de Montpellier (microbiologie, physiologie) www.dstu.univ-montp2.fr
- ENSG Nancy (Université) + G2R (www.ensg.u-nancy.fr), (www.g2r.uhp-nancy.fr)
- Université L. Pasteur de Strasbourg (Institut de Géologie et Géochimie de la Surface ; EOST), (www.eost.u-strasbg.fr)
- Université de la Réunion (Laboratoire des Sciences de la Terre)
- Université de Paris VII (Laboratoire de Géophysique et Laboratoire de Géochimie), (www.lmcp.jussieu.fr/index_en.html)

Internationale

La coopération scientifique régionale (Australie, Nouvelle-Zélande, Mélanésie et Micronésie) est développée.
- Institut des Sciences Appliquées Université du Pacifique à Suva (Fidji)
- Université d’Ouro Preto (Brésil)
- Université des Sciences et techniques de Masuku, Franceville (Gabon)
- Université de Western Australia à Perth (Australie)
- Université du Nord Queensland à Brisbane (Australie)
- Université de Californie à Berkeley (USA)

Formation

La formation et le partenariat universitaires sont développés avec les universités d'Aix-Marseille III (UNIVERSITÉ PAUL CÉZANNE D’AIX-EN-PROVENCE-CEREGE), Paris VII, l’Ecole Nationale Supérieure de Géologie de Nancy (ENSG), l’université de la Réunion, l'université de la Nouvelle-Calédonie (UNC) au niveau national, et l’université d’Ouro Preto, Brésil au niveau international.

Thèses de doctorat

2002
Gaudin A. : Cristallochimie du Nickel dans les gisements latéritiques - Exemples des gisements latéritiques de l’Ouest Australien. CEREGE (Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence).

2003
Barbosa E. M. : Etude de l’évolution supergène et des relations entre les caractéristiques minéralogiques et cristallochimiques et les propriétés industrielles des kaolins de Rio Capim, Etat du Para, Brésil. Université d'Ouro Preto (Brésil).

Carmo Santos M. do. : Étude des dépots argileux de la partie Centre-Sud du synclinal de Moeada, Quadrilatère ferrifère, Minais Gerais : morphologie, genèse, applications et études des corrélations. Université d'Ouro Preto.

Kirman S. : Relation sol eau plante dans les processus d'altération des basaltes du Piton de La Fournaise, La Réunion (France). Doctorat soutenu au CEREGE, Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence.

2004
Fèvre Y. : Erosion à l’échelle géologique dans les îles volcaniques tropicales jeunes. Université de La Réunion(LTSUR).

Figueiredo M. : Caractères minéralogiques, micromorphologiques et texturaux de l’évolution pédogénétique du Sud du Complexe Baçao, Quadrilatère ferrifère, Minais Gerais. Université d'Ouro Preto (Brésil), CAPES/COFECUB.

Mouele F. : Evolution des latértites manganésifères de Derra do Navio (Brésil). Pétrologie et datation 40Ar/39Ar des cryptomélanes. Thèse Soutenue le 22 Mars 2004, CEREGE, Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence.

En cours
Borba Roshel M. : Impact de la végétation passée et actuelle sur la dynamique des formations latéritiques du plateau d’Uberaba, Minais Gerais, Brésil. Université d'Ouro Preto, Brésil.

Carrera Morales A.M. : Caractérisation technologique de la bentonite de Santa Elena (Equateur) : viabilité de son utilisation industrielle en Equateur. Université d’Ouro Preto, Brésil.

Chevillotte V. : Morphogenèse du Sud de la Nouvelle-Calédonie, relations épirogénie / altération. UNC.

Durand N . : Etude Géochimique des calcrètes de l'Inde du sud. Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence.

Lima de Sousa D. J. : Etude pétrologique et cristallochimique des kaolins de Rio Capim, Para : relation avec ses propriétés industrielles. Université d'Ouro Preto.

Miningou M. : Métallogénie du Bassin de Taoudénie. Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence.

Perrier N. : Effets des facteurs du milieu sur la croissance des plantes en revégétalisation minière; exemple du Koniambo. UNC.

Pierantoni Brandão L.A.M. : Description des propriétés des matériaux primaires pour leur application industrielle et environnementale. Co-tutelle entre DEGEO/UFOP et LEM/ENSG/INPL-Nancy.

Rodriguues Salgado A.A. : Dénudation géochimique et son influence sur l’évolution du relief du Quadrilatère ferrifère, Brésil. Doctorat en co-tutelle Universités d’Ouro Preto (Brésil) et Paul Cézanne d’Aix-en-Provence.

Santos Almeida A.C. : Genèse, distribution et caractérisation des affleurements du Nord-Est du Minais Gerais. Université d’Ouro Preto.

Rouet I. : Aléas naturels et anthropiques du sud de la Nouvelle-Calédonie : qualification et quantification des processus d’érosion. UNC.

Traore D. : Genèse des gisements nickélifères latéritiques : exemple du gisement de Prony, Province Sud. Comportement des éléments en trace, Cu, EGP, Cd, V…). UNC.

DEA-DESS et stages ingénieur

2002
Combier V. : Analyse de la résistivité des roches de Tiébaghi. ENSG Nancy (stage effectué à l’IRD Nouméa).

2003
Bezis S. : Détermination et évolution de la résistivité electrique en fonction de la teneur en eau. CEREGE- Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence. (stage effectué à l’IRD Nouméa).

Mathe D. : Etude des paramètres physico-chimiques contrôlant la résistivité électrique des produits d‚altération des roches ultrabasiques de Tiébaghi. Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence. (stage effectué à l’IRD Nouméa).

Zingraff L. : Rétention des métaux lourds par les nanominéraux. Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence.

2004
Bouichet G. : Transfert et concentration des métaux au cours de l'altération des roches ultrabasiques: exemple de la distribution des métaux dans les sédiments des rivières de la partie sud de la Nouvelle-Calédonie (Rivière des Pirogues et ses affluents). DEA « Terre: Dynamique, Ressources, Environnements » (réalisé au CREGU de Nancy).

Bouichet G. : Spéciation et transfert du chrome et éléments associés dans plusieurs bassins-versants deNouvelle-calédonie. Rapport d’ingénieur ENSG Nancy (stage effectué à l’IRD Nouméa).

Costis C. : Caractérisation des circulations d’eau souterraine dans les massifs miniers de Nouvelle-Calédonie : exemple du massif de Tiebaghi. Rapport DEA « Sciences de l’eau dans l’environnement tropical »Montpellier, Université de La Réunion (stage effectué à l’IRD Nouméa).

Das Neves M. : Contribution à la requalification des sites aquacoles dits « pollués par l’activité minière ». 3è année ingénieur ENSAVilleurbane (Stage effectué à l’IRD Nouméa).

Desplanques V. : Transferts biogéochimiques du silicium dans les zones cultivées : exemple d’une rizière de Camargue. DEA Géosciences de l’Environnement, Université Paul Cézanne, (Stage effectué au CEREGE).

Epinoux P. : Distribution et spéciation du chrome dans les sédiments du Bassin Versant de la Pandanus, massif du Koniambo (Province Nord, Nouvelle-Calédonie). Rapport d’ingénieur ENSG Nancy (stage effectué à l’IRD Nouméa).

Mazzeo F. : Exploitation minière et valorisation du patrimoine floristique de Nouvelle-Calédonie : contribution à l’élaboration d’un guide pratique de reboisement du massif minier du Sud. Rapport DESS « Science et gestion de l’environnement tropical » Université de la Réunion (Stage effectué à l’IRD Nouméa).

Paugam A. : (Stage effectué à l’IRD Nouméa).

Quazza R. : Etude de la qualité de l’air dans le cadre du projet minier de Koniambo. Rapport de master recherche en matériaux et génie des procédés, Saint-Etienne (Stage effectué à l’IRD Nouméa).

Stages Maîtrise Science et techniques, MST

2002
Paugam A. : Application de la tomographie électrique 2D à l’étude de la texture des manteaux d’altération nickélifères de roches ultrabasiques de Tiébaghi, Province Nord de la Nouvelle-Calédonie. Université de Nice.(Stage effectué à l’IRD Nouméa).

2003
Zeff Mélodie. : Réhabilitation des anciennes exploitations minières en Nouvelle-Calédonie. Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence. (Stage effectué à l’IRD Nouméa).

2004
Labussière A. : Contribution à l’étude hydrogéochimique des rivières du massif de Koniambo, Nouvelle-Calédonie. Stage Maitrise MST-« Eaux, Sols et pollutions » Strasbourg (Stage effectué à l’IRD Nouméa).

Lardin PE. : Modélisation de mesures de potentiel électrique spontané proche d’une mine de nickel pour conduire à une tomographie des flux hydriques. Rapport IIe année de Maîtrise Sciences et Techniques (MST) E.P.G., ULP-EOST Strasbourg.

Bibliographie

Beauvais A., Ritz M., Parisot J.C., Dukhan M., Bantsimba, C., 1999. Analysis of poorly stratified lateritic terrains overlying a granitic bedrock in West Africa, using 2-D electrical resistivity tomography. Earth and Planetary Science Letters, 173, 413 – 424.

Braucher R., Bourles, D.L., Brown, E.T., Colin F., 2003. In situ produced 10Be measurements at great depths: implications for production rates by fast muons. Earth and Planetary Science Letters, 211 (3-4), 251-258.

Hénocque O., Ruffet G., Colin F., Féraud G., 1998. 40Ar/39Ar dating of West African lateritic cryptomelane. Geochim. et Cosmochim. Acta, 62 (16), 2739-2756.

Meunier J.D., Colin F., Alarcon C., 1999. Biogenic silica storage in soils. Geology, 27, 835-838.

Perrier N., Colin F., Jaffré T., Ambrosi J.P., Rose J., Bottero J.Y., 2004. Nickel speciation in Sebertia acuminata, a plant growing on a lateritic soil of New Caledonia. Comptes-Rendus Géosciences, 336, 567-577.

 

Consultez la bibliographie exhaustive

Contact

Anicet BEAUVAIS

Bruno HAMELIN, Directeur de l'UMR