Alors qu’actuellement la Chine possède la plus grande part des gisements de terres rares, des métaux désormais considérés comme matières premières stratégiques, les recherches vont bon train pour tenter d’identifier de nouveaux gisements. Il faut dire que leur formation est encore très mal comprise.
ScandiumScandium, yttriumyttrium, lanthanelanthane, cériumcérium, praséodymepraséodyme… Ces noms ne vous disent peut-être rien, pourtant ils appartiennent à des métauxmétaux impliqués dans la fabrication de nos objets du quotidien (ampoules, bougies d’allumagebougies d’allumage, batteries des voituresbatteries des voitures électriques, diodes, aimantsaimants, panneaux solaires, téléphones portables…). Au nombre de 16, ces éléments chimiqueséléments chimiques forment une famille que l’on appelle « les terres rares ».
L’ampleur des gisements réels encore mal estimée
Leur place dans les technologies modernes fait que les terres raresterres rares connaissent actuellement une demande en très forte croissance qui les a fait entrer dans la catégorie des matièresmatières premières stratégiques. Or, ces éléments ne tombent pas du ciel. Ils sont extraits de minerais, comme les autres métaux. Les terres rares sont ainsi principalement retrouvées dans deux minérauxminéraux : le bastnäsite et le monazite, dont les gisements sont distribués sur le globe de manière très inégale. L’essentiel des réserves mondiales se situe en Chine, qui en détient plus de 30 %, au Brésil, au Vietnam et en Russie. Toutefois, la formation de ces gisements est mal connue et de récentes découvertes, comme celle réalisée en Suède en 2023, montrent que les véritables réserves de terres rares à travers le globe sont encore très mal estimées.
Pour mieux savoir où chercher de nouveaux gisements, une équipe de chercheurs s’est intéressée à la façon dont se forment ces dépôts, en prenant comme cas d’étude les volcans australiens.
Des gisements liés à une histoire magmatique complexe
Les gisements de terres rares sont en effet étroitement liés à des épisodes magmatiques. Ces éléments font partie de la composition des roches du manteau terrestre. Or, ils sont dits « incompatibles », c’est-à-dire qu’ils vont préférentiellement migrer vers la phase liquideliquide lors d’un épisode de fusion partielle du manteau. Le magmamagma se trouve ainsi enrichi en terres rares, d’autant plus que le taux de fusion partielle est faible. Cet enrichissement va se poursuivre au cours de la remontée du magma à travers la croûtecroûte.
Avec le refroidissement, plusieurs minéraux vont en effet commencer à cristalliser à partir du magma. De nouvelles phases solidessolides que les terres rares vont encore délaisser, pour se concentrer dans la phase liquide résiduelle. En arrivant en surface, ils n’auront cependant plus le choix. La cristallisation totale du magma, soit sous forme de roches volcaniquesroches volcaniques éruptiveséruptives, soit d’intrusions magmatiques, va les piéger, menant ainsi à la formation d’un gisement.
Identifier rapidement les gisements les plus intéressants
Mais, comme on l’a vu, toutes les roches magmatiques ne seront pas enrichies de la même manière en terres rares. Cela va dépendre de la source du magma et de sa cristallisation fractionnéecristallisation fractionnée au cours de son refroidissement.
Les roches magmatiquesroches magmatiques suffisamment enrichies pour présenter un intérêt minier sont ainsi plutôt rares. En étudiant la chimiechimie des pyroxènespyroxènes entrant dans la composition de la Suite volcanique de Benolong en Australie, les chercheurs ont ainsi pu observer les différentes étapes de cette différenciation du magma qui a permis d’obtenir au final un gisement très riche en terres rares. La rétention d’éléments volatils au sein du magma semble notamment avoir joué un rôle important en permettant d’augmenter la solubilité de ces éléments dans le fluide. Ces résultats, publiés dans la revue Communications earth and environment, montrent que l’analyse des pyroxènes (qui sont des minéraux facilement identifiables des roches magmatiques) peut aider à identifier les gisements les plus intéressants.
