Nodule polymétallique

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Les nodules polymétalliques, aussi appelés nodules de manganèse, sont des concrétions rocheuses reposant sur le lit océanique ; ils sont formés de cercles concentriques d’hydroxydes de fer et de manganèse autour d’un noyau.

Nodule polymétallique de diamètre 20 cm
Différents types et fragments de nodules
Nodules sur le fond marin

Le noyau peut être microscopique et s’est parfois transformé en minerai de manganèse par cristallisation. Quand il est visible à l’œil nu, ce peut être une petite coquille de microfossile (radiolarien ou foraminifère), une dent de requin phosphatée, des débris de basalte ou même des morceaux de nodules plus anciens.

Les nodules varient en taille de la minuscule particule visible uniquement au microscope jusqu’à des échantillons de plus de 20 centimètres. Cependant, la majorité des nodules fait entre 5 et 10 cm de diamètre. Leur surface est généralement lisse, parfois rugueuse, noueuse ou plus irrégulière encore. Le fond étant enterré dans le dépôt de sédiments est généralement plus rugueux que le sommet soumis à l'érosion sous-marine.

Ils sont aujourd’hui étudiés ou recherchés pour leur richesse en manganèse, fer, silicium, aluminium, nickel, cuivre ou cobalt, comme les sulfures polymétalliques qui se trouvent quant à eux dans les zones d’activité volcanique, autour de sources hydrothermales, ou comme les encroûtements cobaltifères en Polynésie Française.

Croissance et composition[modifier | modifier le code]

La croissance des nodules est un des phénomènes géologiques les plus lents – de l’ordre du centimètre pour plusieurs millions d’années. Même si leur genèse est loin d’être résolue, 4 origines ont été retenues par Enrico Bonatti (1986) :

  • la précipitation de métaux de l’eau de mer (processus hydrogéné) ;
  • la remobilisation du manganèse dans la colonne sédimentaire (processus diagénétique) ;
  • la dérivation de métaux des sources hydrothermales associées à une activité volcanique, la décomposition de débris basaltiques par l’eau de mer (processus halmyrolitique) ;
  • la précipitation d’hydroxydes métalliques au travers de l’activité de micro-organismes (processus biogénique) ; on trouve des microbes dans les nodules[1].

Plusieurs de ces processus peuvent opérer en simultané ou ils peuvent en suivre un autre durant la formation du nodule.

La composition chimique des nodules varie selon le genre de minerais de manganèse, la taille et les caractéristiques du noyau. Les nodules de plus grand intérêt économique contiennent du manganèse (27-30 %), du nickel (1,25-1,5 %), du cuivre (1-1,4 %) et du cobalt (0,2-0,25 %). Les autres composants incluent le fer (6 %), le silicium (5 %) et l’aluminium (3 %), avec de plus faibles quantités de calcium, de sodium, de magnésium, de potassium, de titane, et de baryum, avec de l’hydrogène et de l’oxygène.

Historique[modifier | modifier le code]

Les nodules se trouvent sur le sédiment au fond des océans, partiellement ou complètement enterrés. Ils varient grandement en abondance, parfois se touchant les uns les autres et recouvrant plus de 70 % du sédiment. La quantité totale de nodules polymétalliques sur le plancher océanique a été estimée à plus de 500 milliards de tonnes par A.A. Archer en 1981. On peut les trouver à n’importe quelle profondeur, même dans les lacs, mais les plus grandes concentrations ont été trouvées dans les plaines abyssales, entre -4000 et -6 000 m de profondeur.

Les nodules polymétalliques ont été découverts en 1869 dans la mer de Kara, dans l’océan Arctique, à proximité de la Sibérie. Durant l'expédition du Challenger (1872-1876), ils ont été trouvés dans la plupart des océans de la planète. Les nodules ayant un intérêt économique ont été trouvés dans trois zones : la zone centrale de la partie nord de l’océan Pacifique, le bassin du Pérou dans le sud-est du Pacifique et dans la zone centrale du nord de l’océan Indien. Parmi ces dépôts, le plus prometteur en termes d’abondance en nodules et de concentration en métal se situe dans la zone de fractures de Clarion-Clipperton, à l’est du Pacifique équatorial, entre Hawaii et l’Amérique centrale.

Exploration française[modifier | modifier le code]

L'exploration française[2] s'est déroulée en quatre phases:

  • Elle a débuté dans les années 1970 dans le Pacifique Sud autour de la Polynésie Française par des campagnes océanologiques menées par le Centre National pour l'EXploitation des Océans (CNEXO) en partenariat avec la société Le Nickel (SLN). Après 16 campagnes de prospection autour de Tahiti avec des relevés bathymétriques et des prélèvements, il a été décidé de se lancer dans l'exploration systématique du Pacifique Nord, entre les fractures de Clarion et de Clipperton car les résultats n'étaient pas propices à des gisements économiquement rentables (faible densité de nodules sur le fond, bassins sédimentaires trop étroits...).
  • Fin 1974, le Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA), les Chantiers France-Dunkerque ont rejoint le CNEXO et SLN pour former une société en participation: l'Association Française pour l'Étude et la Recherche des NODules océaniques (AFERNOD)[3]. De 1974 à 1976, 8 campagnes océanographiques ont mis en évidence certaines zones favorables en utilisant des techniques de statistiques. Un échantillonnage à une maille de 50 milles marins (environ 93 km) de côté a permis d'une part de réduire la superficie de la zone à prospecter et d'autre part d'améliorer l'estimation de l'abondance des nodules sur le fond, leur géochimie et leur morphologie.
  • De 1976 à 1978, l'exploration s'est focalisée sur la zone où les nodules sont les plus abondants et les plus riches. 3 campagnes de géophysique et magnétisme ont étudiées le substrat pour une meilleure connaissance du fond océanique.
  • À partir de 1979, les techniques d'exploration ont évoluées. Afin de délimiter les sites miniers, il a été décidé d'utiliser le sondeur multifaisceaux pour une cartographie fine. L'observation de la couverture de nodules et d'obstacles (fractures, falaises, affleurements rocheux...) ont été réalisée à l'aide de traits photographiques grâce à l'Epaulard (engin télécommandé) et le RAIE (engin tracté)

Les consortium internationaux[modifier | modifier le code]

L'exploration et l'exploitation des nodules polymétalliques demandent des budgets importants avec le développement de nouvelles technologies ainsi que les demandes de permis minier à l’Autorité internationale des fonds marins (AIFM). Cela obligea la majorité des sociétés à se regrouper en consortium [4].

L'intérêt pour les nodules polymétalliques débuta aux États-Unis en 1962 avec la société américaines Newport News Shipbuilding and Dry Dock Company qui a été absorbée par Tenneco et qui fonda, Deep Sea Ventures Inc., une filiale spécialisée dans l'exploration et la technologie de ramassage des nodules polymétalliques.

En octobre 1974, cette société devint l'opérateur du consortium Ocean Mining Associates (OMA) comprenant les sociétés, Tenneco, US Steel, Union Minière (Belgique).

Toujours aux États-Unis, la même année se créa un autre consortium minier, Kennecott (KCON), avec Noranda (Canada), Rio Tinto Zinc (Grande-Bretagne), Consolidated Gold Field (Australie) et Mitsubishi (Japon). C'est aussi en 1974 que se créa en France l'association AFERNOD.

En 1975, 2 autres consortium virent le jour:

  • International Nickel Corporation (INCO) associée avec 4 sociétés minières et métallurgiques allemandes regroupées au sein du groupe Arbeitsgemeinschaft Meerestechnisch Gewinngare Rohstoffe (AMR),
  • Ocean Management Inc. (OMI) associée avec 19 sociétés japonaises (DOMCO)

En 1977, Lockheed (États-Unis), Amoco (Standart Oil of Indiana) et Billiton (Shell, Pays-Bas) s'associaient pour fonder Ocean Minerals Company (OMCO).

C'est en 1982 que se créa le consortium Deep Ocean Research Development (DORD) avec 49 sociétés japonaises parmi lesquelles certaines se retrouvent impliquer dans les consortium américains.

La même année, l'Union Soviétique fonda Yuzmorgeologiya et l'Inde déploya un programme national dirigé par le Department of Ocean Development (DOD).

Certains pays socialistes se sont réunis, en 1987, dans un groupement dénommé Interoceanmetal Joint Organisation (IOM). On y retrouve la Bulgarie, Cuba, Tchécoslovaquie, République Démocratique Allemande, Pologne, Vietnam et URSS. Après l'éclatement de l'URSS, la composition d'IOM évolue en perdant le Vietnam, la Tchécoslovaquie et l'Allemagne de l'Est mais en récupérant la Fédération Russe, la Tchéquie et la Slovaquie.

Même si la Chine a débuté très tôt l'exploration des nodules polymétalliques, il a fallu attendre 1981 pour voir la création du consortium China Ocean Mineral Resources Research and Development Association (COMRA).

La Corée du Sud, elle aussi, s'est lancée dans l'exploration en 1983. Comme pour l'Inde, elle a développé, en 1995 un programme de recherche supervisé par le Korean Association of Deep Ocean Mineral Development (KADOM) avec une trentaine de sociétés privées et d'organisations gouvernementales comme le Korea Institute of Geology, Mining and Material (KORDI).

En 2012, 5 pays sont rentrés dans le cadre de l'exploration des nodules polymétalliques avec des sociétés privés:

  • Nauru Ocean Resources Inc., sous le patronage de la République de Nauru,
  • Tonga Offshore Mining Limited, sous le patronage du Royaume de Tonga,
  • Marawa Research and Exploration Ltd., sous le patronage de la République de Kiribati,
  • UK Seabed Resources Ltd, sous le parrainage du Royaume Uni, d'Irlande du Nord,
  • G-TEC Sea Minerals Resources (GSR), sous le patronage de la Belgique.

Exploitation[modifier | modifier le code]

Le principal problème technique consiste à remonter des minerais se trouvant à plusieurs milliers de mètres de profondeur.

Au milieu des années 1970, un consortium international réussit à collecter des quantités substantielles de nodules et à en extraire des métaux. Il s'agissait surtout de nickel, de cuivre et de cobalt.

Les prix du marché ne permirent pas d'en rendre l'exploitation rentable. Seule la société Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. semble encore s'intéresser à ce marché.

Ironiquement, la plus célèbre tentative d'exploitation constitue en fait un rideau de fumée visant à dissimuler une opération d'espionnage. Howard Hughes affréta en 1972 le Glomar Explorer, officiellement pour prospecter les nodules polymétalliques. En fait il s'agissait de récupérer un sous-marin nucléaire soviétique coulé dans l'océan Pacifique en 1968.

Avec l'augmentation des prix des métaux, l'intérêt pour cette exploitation réapparait périodiquement. Certaines parties des plaines abyssales faisaient en 2008 l'objet de projets et test d'exploitation, ce qui inquiète les experts en biologie marine qui craignent des impacts très négatifs pour la vie fragile qui s'est développée à ces profondeurs[5].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Cronan, D. S. (1980). Underwater Minerals. London: Academic Press.
  • Cronan, D. S. (2000). Handbook of Marine Mineral Deposits. Boca Raton: CRC Press.
  • Cronan, D. S. (2001). "Manganese nodules." p. 1526-1533 in Encyclopedia of Ocean Sciences, J. Steele, K. Turekian and S. Thorpe, eds. San Diego: Academic Press.
  • Earney, F.C. (1990). Marine Mineral Resources. London: Routledge.
  • Roy, S. (1981). Manganese Deposits. London: Academic Press.
  • Teleki, P.G., M.R. Dobson, J.R. Moore and U. von Stackelberg (eds). (1987). Marine Minerals: Advances in Research and Resource Assessment. Dordrecht: D. Riedel.

Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Ehrlich, H. L., Ghiorse, W. C., & Johnson, G. L. (1972). Distribution of microbes in manganese nodules from the Atlantic and Pacific Oceans. Dev. Ind. Microbiol, 13, 57-65.
  2. Hoffert Michel, Les nodules polymétalliques dans les grands fonds océaniques, Vuibert,‎ , 431 p. (ISBN 978-2-7117-7166-0)
  3. « Introduction - Géosciences Marines », sur wwz.ifremer.fr (consulté le 1er février 2016)
  4. « Consortia nodules - Géosciences Marines », sur wwz.ifremer.fr (consulté le 1er février 2016)
  5. « Les fonds marins, le nouvel eldorado », reportage diffusé par Arte (2008 12 05 / 20h15 )dans lequel "des biologistes mettent en garde contre l'exploitation de ces sous-sols. Celle-ci comporterait des risques, encore mal définis, notamment pour la chaîne alimentaire et le climat. Cette nouvelle ruée vers l'or engendre également des conflits politiques, les frontières maritimes actuelles étant plutôt floues".