Télédétection et Géologie minière Réalisé par: ISMAIL BENHSINE REDOUANE OUBAH Génie Minéral Année universitaire:2014-2013

PLAN: Introduction : Rappel de la télédétection La géologie minière comme étant une discipline Métallogénie Types de gisements Provinces métallifères Métallotecte L’intérêt de l’utilisation de la télédétection en géologie minière Les limites d’utilisation de la télédétection dans la prospection Conclusion

La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition d'informations sur un objet ou un phénomène, par l'intermédiaire d'un instrument de mesure n'ayant pas de contact avec l'objet étudié. C'est l'utilisation à distance de n'importe quel type d'instrument (par exemple, d'un avion, d'un engin spatial, d'un satellite ou encore d'un bateau) permettant l'acquisition d'informations sur l'environnement La télédétection comprend l’ensemble des procédés et techniques qui permettent d'acquérir à distance des informations sur les objets terrestres, en utilisant les propriétés des ondes électromagnétiques émises ou réfléchies par ces objets.

Définition Prospection : discipline qui consiste à rechercher des minéraux, des minerais, ou plus généralement des matières utiles, en utilisant des méthodes de surface. Elle est souvent associée à d'autres disciplines : cartographie géologique, géochimie et géophysique.

Métallogénie La prospection conduit à se poser deux questions : Que chercher ? Ça dépend des conditions économiques et par le cours du marché mondial d’un métal sur le marché mondial des échanges. Où le trouver ? Provinces métallifère : zones préférentielles ou peuvent se concentrer les gisements. Quand on aura effectué notre choix il faudrait par la suite se référer aux modèles de la métallogénie. Le succès de la télédétection est conditionnée par la mise en œuvre des objectifs de la métallogénie : typologie géologique, géochimique et l’évolution chronologique ayant conduit à la concentration en minerai.

Types de gisements En métallogénies, lorsqu’on parle de gisement, trois stades fondamentales : Source. Moyen de Transport Dépôt. Par exemple : on Peut parler d’un gisement volcan- sédimentaire : minerai provenant d’une source volcanique et puis qui s’est déposé dans un sédiment au sein duquel se développeront des circulations hydrothermal suite à des événements tectoniques. Source : croute ou partie supérieur du manteau. Magma = Clarke. Le transport est assuré par la circulation de fluides d’origines variées : sédimentaires ( eaux de bassins), aqueux d’origine superficielle

C’est le cas du gisement Pb-Zn en « chapeau de fer » : se manifeste en surface par une auréole d’altération riche en hématite favorable à la détection par télédétection multispectrale. le mineur désignait par chapeaux de fer les masses de limonites formées par altération des gisements renfermant de la pyrite et/ou d'autres sulfures de fer. Puis, par extension, on parle de chapeaux de fer des gisements métalliques sulfurés, c'est-à-dire la zone où s'effectue l'oxydation de ces sulfures. Cette zone, dont la puissance varie d'une à plusieurs dizaines de mètres (900 m dans le cas exceptionnel de la mine de Lopeli, en Rhodésie du Sud), est comprise entre la surface et le niveau hydrostatique.

Métallogénie régionale et province métallifères : Le processus source, transport et dépôt n’est pas purement aléatoire mais il est lié de manière relationnelle à un type particulier de la géologie, qui est, à son tour, en relation avec les grands épisodes d’évolution de la croute terrestre. L’étude de ces relations conduit à déduire une distribution spatio-temporelle des gisements et à délimiter les domaines ou ils s’étalent. L’existence de ces limites conduit à la notion de Province métallifère. C’est un concept qui fait simultanément appel à la notion d'espace et à celle de temps.

Pour les gisements d’U leur disposition en province suit une sinuosité dessinée par l’orogénèse hercynienne. La chaîne varisque ou chaîne hercynienne est la grande chaîne de montagne qui se forme du Carbonifère au Permien. Elle trouve son origine dans le rapprochement puis le chevauchement de trois masses continentales : le microcontinent de l'Armorica et les deux supercontinents du Protogondwana et de la Laurussia (réunion des continents du Laurentia et du Baltica lors de l'orogenèse calédonienne). Ce rapprochement aboutit au supercontinent Pangée. Cette chaîne est aujourd'hui érodée et la plupart des témoins géologiques de cette collision sont des roches métamorphiques et des granites, roches qui constituaient autrefois la racine profonde du massif.

Métallotecte : Métallotecte : tout objet ou phénomène géologique, géochimique, tectonique…qui peut contribuer à l’édification d’un gisement ou d’une concentration minérale. Il permet de concrétiser les théories offerts par les sciences métallogéniques. C’est une notion qui correspond à des objets physiques (affectés d’un poids) : drain de fluides minéralisateurs (faille, lithologie poreuse…) piège pour les concentrations métalliques (lithologie carbonaté ou riche en fer, charnière de plis…) corps minéralisé distingué en fonction de sa morphologie(veine, amas, disséminé…), de sa gangue et de sa paragenèse métallique En géochimie : il débouche sur la paragenése, élément chimique accompagnant un composé métallique à rechercher compte tenu du type de gisement minéralisé

En télédétection, On parle de métallotecte linéamentaire pour désigner les facteurs pouvant lier la densité des linéaments tracés sur une image et la localisation des gisements de la zone observée. Il s’appui sur le principe de « transparences » : révéler l’objet bien qu’il soit masqué. Linéament : lignes significatives du paysage révélant l'architecture cachée du sous-sol rocheux. II peut exister plusieurs causes naturelles à l'origine d'un linéament : ligne de crêtes topographiques, contact entre formations de lithologies différentes, ligne de fracture ou de faille, etc. Ils peuvent être identifiés visuellement par leur effet sur le paysage.

Intérêt d’utilisation de la télédétection dans géologie minière : La prospection des ressources naturelles passe inévitablement par la cartographie des formations géologiques qui constituent le sous-sol.   Dans certains contextes, ces affleurements sont parfois très dispersés, ce qui complique la tâche du géologue chargé d’établir la carte. L’imagerie satellitaire constitue donc pour le géologue un outil très important – et parfois indispensable – pour optimiser le temps passé sur le terrain. la reconnaissance des d’affleurements apporte des renseignements quant à la nature de ces formations

la télédétection spatiale permet de : mettre en évidence la plupart des grandes structures géologiques (linéaments, contacts lithologiques, failles) obtenir de précieuses indications structurales (par exemple trajectoires de schistosité ou de foliation).

Les satellites SPOT et LANDSAT ont joué un rôle catalyseur dans cette application: Ces nouveaux capteurs haute résolution sont équipés d’instruments imageurs riches en informations spectrales et radiométriques. vis ir Spot6:résol multisp 6m LANDSAT: visible et infrarouge

Télédétection thermique Première technique

Thermique : Les variations de température sur les continents dépendent de: l'histoire thermique de la « province » considérée. la concentration en éléments radioactifs dans la croûte. Flux de chaleur au manteau, en relation avec l'âge de la croûte.

Mécanisme de Télédétection dans l'infrarouge thermique C’est la Détection de l'énergie infrarouge émise par la Terre. utilisent des photo-détecteurs dont la surface est sensible au contact des photons infrarouges émis par la Terre. Eléments du système: lentille, capteur, amplificateur.

La thermographie de nuit: un outil très riche pour la prospection minière et la cartographie géologique. La nature des roches ainsi que les flux de transfert de chaleur sont les principales causes de cette anomalie thermique.

Le flux de chaleur est exprimé en kwh/m2

Télédétection radar Deuxième technique

Radar : Les capteurs radar actifs sont opérationnels de jour comme de nuit et quelles que soient les conditions météorologiques. d’où l’appellation « capteurs tout temps ».   + Les images de radar sont indépendantes des couverts nuageux et leur l'intérêt en géologie a été largement démontré.

Avantages: Les ondes radar présentent l'avantage de traverser les nuages. La résolution spatiale du radar est excellente L’onde radar peut traverser des sols extrêmement secs (sables éoliens) sur quelques mètres d'épaisseur.

Cette profondeur de pénétration, qui va de 1m à 2m, est dépendante de la longueur d’onde et de la constante diélectrique du milieu. L’utilisation de l’imagerie radar constitue donc un complément très utile aux images optiques, surtout d’ordre structural. Remarque: La constante diélectrique décrit la réponse d'un milieu donné à un champ électrique La permittivité d'un matériau est définie comme le rapport entre la norme du champ de déplacement électrique et celle du champ électrique appliqué au matériau

les images Radar-sat permettent ainsi de mettre en évidence la distribution des indices miniers.

La télédétection s'applique en mode actif, le satellite est équipé d'un radar générant des micro-ondes. Celles-ci sont réfléchies par le sol terrestre, et détectées par le capteur

Télédétection par réflectance Troisième technique

Réflectance Les roches ont des pouvoirs réflecteurs qui dépendent de leur nature minéralogique. contrairement aux radars, ils sont dépendants d’une source extérieure d’éclairement de la cible (soleil). Cette contrainte les rend utilisable seulement le jour et quand les conditions météorologiques sont bonnes (sans nuages).

Mécanisme: La structure des minéraux est telle qu'il existe de nombreuses bandes d'absorptions dues aux vibrations moléculaires. La réflectance des roches dépend de leur composition physico-chimique La reconnaissance de la nature pétrographique des surfaces dépourvues de couverture végétale. L’analyse hydrographique.

Le sol est un milieu encore plus complexe constitué d'éléments minéraux (roches) , organiques (humus, végétaux, …) d'éléments à l'état liquide (eau) et gazeux (air, vapeur d'eau) ayant tous une influence sur la réflectance du sol. Les facteurs dominants pour la réflectance des sols sont :  - La structure (teneur en sable, argile, limon) - La texture (sol lisse rugueux) - La Teneur en eau

Réflectance en fonction de la longueur d’onde Changement des réponses en fonction de la structure et la texture du sol

La géophysique et géochimie , des compléments à la télédétection : La carte des linéaments doit être combinée à: la carte des indices reconnus des anomalies géochimiques à la carte gravimétrique à la carte magnétique aux données géologiques recueillies sur le terrain. Cet exercice d’intégration de données multiples permettra de mieux cibler les zones de nouveau gisement.

E1 E2 E3 Interprétation qualitative des résultats : Traitement de multiples sources de données géophysiques, géochimiques, topographiques E2 Introduction dans un système d’informations géographiques (SIG) E3 l’analyse de données d’observation de la Terre + interprétation géologique et minéralogique

Décision (régions à potentiel minéralogique) En combinant des images et des cartes de données, une telle étude livre une interprétation détaillée de la structure géologique et la minéralogie d’une zone d’intérêt à différentes échelles entre 1: 2500 et 1: 250 000 Décision (régions à potentiel minéralogique)

Limite de la télédétection en Géologie minière : Diminution de l’efficacité dans les situations: Cas d’un sol suffisamment épais Une couverture végétale dense Effet météorologiques Cependant La télédétection est la plus économique des méthodes de prospection.

conclusion La télédétection géologique est une méthode de prospection des ressources terrestres, qui fournit rapidement d'excellents résultats à des coûts nettement inférieurs à ceux des autres méthodes de prospection. Cette méthode permet de minimiser considérablement les risques économiques encourus lors d'une campagne de prospection. La mise sur orbite prochaine des satellites de la troisième génération à résolutions spatiales et spectrales supérieures va encore améliorer les performances de la télédétection géologique. Ainsi, les images-satellite vont jouer un rôle croissant dans la découverte de nouveaux gisements.