GISEMENTS DE FER RUBANE " BIF "

Les gisements de fer rubané ou BIF (banded iron formation : formations ferrugineuses rubanées) sont constitués d’une alternance centimétrique de lits de silice (quartz) et de lits de minéraux de fer (essentiellement hématite, magnétite) (Fig.1). Ils représentent 90% de la production mondiale de fer. 

                       

Fig. (1) : BIF d’Afrique du Sud. Les lits gris, plus ou moins brillants, à éclat plus ou moins métallique, sont constitués d'hématite (Fe₂O₃) quasiment pure. Altérées ou hydratées, ces couches d'oxydes ferriques peuvent se colorer en brun-rouge foncé. Les lits roses ou « rouge brique » sont constitués de silice, plus ou moins colorée en rose ou rouge par des traces d'hématite. 

Ils sont d’âge précambrien (archéen-protérozoïque inférieur) ; le développement maximal ayant lieu entre 2.7 et 1.9 Ga (Fig.2). Leur abondance dans les boucliers a été un facteur de croissance économique majeur pour ces régions (Fig.3). Le Brésil et l’Australie se classent au 1^er  rang des pays producteurs. L’essentiel de ce minerai est destiné à la production d’acier et à l’industrie qui gravite autour.

                                  

                                              Fig. (2) : Distribution temporelle des BIF (Meyer, 1988).

                            

           Fig. (3) : Répartition  spatiale des gisements de fer rubané. 1 - minerais de fer rubané, 2 - Cratons.

La classification des BIF la plus commune est celle de Gross (1972, 1980) qui distingue en fonction de leur contexte géodynamique (Fig. 4) :

a)   - Les BIF de type Lac Supérieur qui apparaissent dans des environnements de plateforme

épicontinentale subsidente. L’apogée de leur développement a lieu entre -2.5 et -1.6 Ga (Néoarchéen-

Paléoprotérozoïque) (Fig. 5) ;

b)   - Les BIF de type Algoma qui apparaissent dans des ceintures mobiles archéennes ou elles sont associées à des laves, des tufs et des sédiments volcano-clastiques. Elles se sont formées entre -3.8 et -2.5 Ga (Archéen) (Fig. 5).

                           

              Fig. (4) : Cadre géodynamique de genèse des différents types de formations de fer rubanées (Jébrak et Marcoux,                                                                                                             2008). 

                        

                                               Fig. (5) : Distribution temporelle des différents types des BIF.

Dans ce qui suit nous aborderons uniquement le type lac Supérieur :

Le type lac Supérieur constitue prés de 90% des BIF (Fig. 6). Il s’est formé au précambrien de 2.5 à -1.5 Ga (Fig.5). 

La taille des gisements varie d'un gisement à l'autre, ils s’étendent sur 10 à 1000 km pour une puissance de 30 à 150 m (Jébrak et Marcoux, 2008). La teneur varie également d'un gisement à l'autre, de 25 % à plus de 65 % fer. Le tonnage peut passer de quelques centaines de millions de tonnes à plusieurs milliards de tonnes (Jébrak et Marcoux, 2008). 

Les minéraux ferrifères caractéristiques des BIF sont : l'hématite, la magnétite, la greenalite, le stilpnomélane, minnesotalite, la ribekite, la grünérite, la sidérite, l'ankérite et la pyrite (Klein, 2005). Tous ces minéraux sont sédimentaires diagénétiques plus ou moins tardifs.

La texture est granulaire. Toutefois, l’influence métamorphisme la transforme en type granoblastique ou hornfel avec des grains de quartz équigranulaire (Mel'Nik, 1982). Le rubanement comporte souvent des structures sédimentaires telles que des formes lenticulaires des lits, des ondulations, de la lamination croisée et des lits brèchiques. Ces structures proviennent d'un environnement de dépôt peu profondeur et de la présence de vagues et de courants (Mel'Nik, 1982). 

                             

                                  Fig. (6) : BIF plissées d’Australie. Lits de quartz (gris foncé) et de magnétite (rouge sombre). 

Genèse : les BIF proviennent de l'oxydation et de la précipitation du fer ferreux (Fe²⁺) dissous dans l'eau de mer sous l'action de l'oxygène émis par les premiers êtres vivants photosynthétiques (cyanobactéries) qui peuplaient la Terre ( 6CO₂ + 6H₂O è C₆H₁₂O₆ + 6O₂).

La source des éléments chimiques (Fe et Si) reste encore largement débattue. Néanmoins, deux hypothèses principales sont d'actualité :

-         Une origine continentale : provenance de l'altération d'une croûte continentale (Miller et al., 1985).

-         Une origine hydrothermale (mantellique pour le fer), le dépôt de Fe et Si faisant suite à un mélange entre des fluides hydrothermaux, enrichis en fer et en silice avec les eaux superficielles (Jacoson et al., 1988 ; El Hadj, 2002 ; Pecoits et al., 2008).

La cyclicité des dépôts fer-silice s’explique par une activité organique saisonnière. Il semblerait que durant les périodes climatiques chaudes et humides le développement des organismes est maximal (photosynthèse importante) ce qui conduit à la précipitation de fer sous forme de magnétite et d'hématite. Durant les périodes froides par contre, l'activité organique est ralentie et des microorganismes fixateurs de silice sont plus actifs (khodyush, 1969 in Routhier, 1980).