Les hydrocarbures, une source importante de métaux dans des gisements de zinc et de plomb

Les métaux dit de base tels que le zinc (Zn) et le plomb (Pb) sont essentiels à notre économie. Ils sont utilisés pour l’essentiel, respectivement, dans la galvanisation de l’acier et les installations de batteries à grande échelle. Ces métaux sont souvent extraits ensemble de gisements métallifères contenus dans des anciennes formations de roches sédimentaires. Une nouvelle étude scientifique est publiée dans la revue Scientific Reports par Nicolas Saintilan (auparavant à l’Université de Genève et actuellement Ambizione Fellow du Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique à l’EPF Zürich) et collègues et collaborateurs des universités de Genève et Lausanne ainsi que du service géologique de Suède (SGU). Les résultats de cette étude rompent avec le modèle largement accepté quant au mode de formation d’un type important de gîtes métallifères à Zn-Pb dans des roches sédimentaires.

Des indices variés suggèrent que la plupart de ces gisements se sont formés lorsque des eaux salines et chargées en métaux par lessivage de l’encaissant ont ruisselé dans les roches sédimentaires à plusieurs kilomètres sous la surface. A cet endroit, ces eaux ont interagi et altéré des réservoirs d’hydrocarbures qui étaient riches en composés soufrés. Ces composés ont permis la fixation du zinc et du plomb sous forme de sulfures, les minéraux qui sont extraits des mines aujourd’hui. La nouvelle étude revisite un aspect clé de ce modèle : il est ici démontré, pour la première fois, que dans certains gisements, des quantités remarquables de métaux ont à vrai dire été transporté et donc fourni par les hydrocarbures eux-mêmes, et non par les eaux salines métallifères. Avant cette étude, les hydrocarbures n’étaient connus « que » pour leur rôle clé de fournisseurs des composés soufrés pour la minéralisation.

Depuis la fin des ajouts de plomb dans les essences dans les années 1990 et la salutaire diminution de la contamination environnementale, la détermination de la composition isotopique en plomb des échantillons a pu atteindre un niveau d’ultra-haute précision du fait, qui plus est, du développement constant des méthodes analytiques. Les chercheurs se sont penchés sur une collection d’échantillons de la mine de Laisvall en Suède septentrionale, mine qui fut le plus grand producteur de plomb en Europe à la fin du XX^ème siècle. Là, ils ont pu remarquer une signature isotopique de plomb « inhabituelle ». Au lieu d’identifier une source uniquement dérivée des roches granitiques du socle précambrien sous-jacent (comme prédit par le modèle conventionnel), il s’avère qu’à Laisvall une fraction significative des métaux, jusqu’à 60%, fut dérivée des hydrocarbures présents dans la roche sédimentaire. Ces hydrocarbures furent produits, à l’origine, à partir d’une roche mère du pétrole bien connue et fortement enrichie en métaux, l’Alum Shale. Ainsi, alors que les hydrocarbures étaient générés par l’Alum Shale, ils ont incorporé les métaux et les ont transportés jusqu’au futur site de minéralisation. Lors de l’altération des hydrocarbures, ces métaux dérivés du pétrole et ceux dérivés des eaux salines métallifères ont été fixés dans le minerai de sulfures de Laisvall.

Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre la formation de ces gîtes métallifères dans les bassins sédimentaires et expliquer les enrichissements particuliers en certains métaux de ces minerais. De plus, de telles études permettent de fournir de nouveaux outils et stratégies pour l’exploration de ces minerais dotés de métaux critiques pour l’industrie : le nickel, le cobalt, le cuivre, le zinc et le plomb.