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UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH
FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES, MAROC
FFAACCUULLTTEE DDEESS SSCCIIEENNCCEESS EETT TTEECCHHNNIIQQUUEESS DDEE FFEESS SSAAIISSSS B.P. 2202 – Route d’Imouzzer – FES
Département de l’Environnement
Diplôme Universitaire de Technologie
Génie Minéral et Environnement
DUT GME
PROJET TUTORE
Aperçu sur la caractérisation environnementale des sites
miniers abandonnés : cas de la mine du Nador
Réalisé (e) par : Lieu de Stage : FST de Fès
Salma KHOUBZI & Fadwa LAARAJ
Tuteurs : Pr. Driss EL AZZAB & LAKRIME
Date de Soutenance : Le 11 Avril 2014
Devant le jury :
Pr. Driss EL AZZAB : Examinateur
Pr. Abderrahim LAHRACH : Examinateur
Pr. Lahcen BENAABIDATE : Examinateur
Année universitaire 2013 - 2014
- 2 -
SOMMAIRE
Remerciements ………………………………………………………………………………………………3
RESUME …………………………………………………………………………………………………….4
Introduction ………………………………………………………………………………………………….5
Problématique et objectifs …………………………………………………………………………………..6
Chapitre 1. Le drainage minier acide DMA : origine, effets environnementaux
Description du phénomène……………………………………………………………………………7
1. Origine……………………………………………………………………………………………...8
1-1. Percolation d'eau sur les tas de solides excavés contenant des sulfures………………….8
1-2. Eaux des galeries…………………………………………………………………………9
2. Réactions descriptives du processus du drainage minier acide……………………………………10
2-1. Principales réactions chimiques en jeu pour le fer………………………………………10
2-2. Réactions chimiques de solubilisation des autres éléments……………………………...12
Chapitre 2 : présentation générale de la zone d’étude et historique des gisements
1. Localisation de la zone ……………………………………………………………………......13
1-1. localisation régionale……………………………………………………………………..........13
1-2. localisation locale……………………………………………………………………................14
2. Les gisements exploités
2-1. Gisements d’Axara-Imnassen………………………………………………………………….14
2-2. Gisements de Bokoya - Sétolazar………………………………………………………………15
3. Etat et historique……………………………………………………………………......................................15
4. Les substances exploitées…………………………………………………………………….......................16
5. Les composantes du site minier ……………………………………………………………………..............16
Chapitre 3 : Essais de caractérisation des rejets miniers et des sols avoisinants des sites d’exploitation
1. Echantillonnage…………………………………………………………………….....................................20
2. Etude physico-chimique…………………………………………………………………….......................21
3. Etude minéralogique……………………………………………………………………..............................31
4. Etude géochimique ……………………………………………………………………............................32
5. Etude géochimique par ICP (actualisation des données publiées par Lakrim et Al 2011)…………32
Chapitre 4. Etude de la répartition du risque de DMA par SIG
1. Introduction……………………………………………………………………............................................35
2. Présentation et cartographie des données (cartes thématiques) ………………………………………..36
Conclusion……………………………………………………………………..................................................42
Bibliographie……………………………………………………………………..............................................43
- 3 -
Remerciements
Nous tenons tout d’abord à exprimer nos sincères reconnaissances envers nos
encadreurs : Messieurs Mohamed LAKRIM et Driss EL AZZAB, qui ont dirigé
le présent travail. La richesse de leurs renseignements et leurs longues expériences nous
ont été d’une grande utilité pour mener à terme nos connaissances de ce travail. Nous
remercions également la technicienne du laboratoire Madame Halima CHOUKRI pour
les techniques enseignées et ses divers conseils.
Nous adressons tous nos remerciements à toute l’équipe du laboratoire de
géoressources et environnement, à nos professeurs qui nous ont fourni une excellente
formation et les outils nécessaires dans le domaine du Génie Minéral et Environnement. Nos
remerciements vont également à chaque personne qui nous a aidé de près ou de loin.
Nous remercions la responsable de la formation du DUT GME et le chef du
département de l’Environnement pour les facilités qui nous ont procuré afin de mener à
bien ce travail et dans les meilleures conditions.
Que les membres du Jury trouvent aussi nos hautes considérations pour avoir accepter
d’évaluer notre travail.
Dédicace
FADWA ET SALMA
Nous dédions ce modeste travail à nos chers
parents, à nos frères et sœurs, pour leurs
sacrifices et leur soutien moral et matériel.
- 4 -
RESUME :
L’exploitation minière a un effet néfaste sur l’environnement, lorsqu’elle n’est
pas accompagnée par une étude sur l’impact environnemental. Parmi les objets nuisant à
l’environnement : les stériles.
Le présent travail qui fait objet d’un PFE expose la contribution de la
caractérisation minéralogique et géochimique ainsi que des analyses physico-chimiques
des sols, des sédiments, des débris de stériles miniers. Ces analyses ont montré qu’il y a
une grande partie de métaux lourds remis et libérés dans le sol, les sédiments, les eaux
souterraines et superficielles. En effet, dans les échantillons liquides, le pH enregistré
est parfois même inférieur à 3, notamment la carrière d’Axara, les galeries d’Ouiksane
et les cours d’eau dégagés des haldes à stériles de Sétolazar, où le pH est respectivement
de 2.27, de 2.17 et de 1.84. Les observations pétrographiques ont montré la présence
des matériaux sulfatés. Les échantillons prélevés des zones d’oxydations, ont enregistré
des teneurs importantes en métaux lourds, notamment en Fe et en S. L’existence des
millions de tonnes des haldes à stériles et des terrils exposés directement aux différents
agents climatiques conduisent à la pérennité du drainage minier acide (DMA) en
absence des initiatives d’aménagements.
- 5 -
Introduction
L’exploitation minière représente une activité économique très importante au niveau mondial.
L'augmentation de la population mondiale et l'importance accrue du système capitaliste, sur lequel
reposent les bases de la plupart des sociétés d’aujourd’hui, et en conséquence le développement
économique et technologique global, font en sorte que nos besoins en minéraux et métaux ne cessent
de s’accroître. Par conséquent, l’activité minière demeure une composante essentielle de l’économie de
divers pays, L’exploitation d’une ressource minérale, comme celle de toutes ressources naturelles,
ainsi qu’un grand nombre d'activités humaines, comportent de nombreux risques pour
l’environnement. La fermeture d’une mine, la récupération d’un site minier en vue de l’implantation
d’une nouvelle activité ainsi que la gestion des résidus miniers et des haldes à stériles demeurent un
défi pour notre génération et les générations à venir.
Les années 1980 sont devenues un point tournant sur le plan environnemental au niveau
mondial. À cet égard, dans les différents pays où le secteur minier occupe une place prépondérante
dans l’économie, plusieurs politiques de gestion environnementale ont été élaborées.
À partir des années 1990, dans la plupart des pays, les gouvernements, les institutions, les
industries, les centres de recherche et les universités ont mis à leur agenda des éléments de réflexion
sur les politiques de développement durable et les outils pour les mettre en place dans différents
secteurs économiques.
Actuellement, parmi les problèmes environnementaux les plus préoccupants de l’activité
minière, soulignons en particulier : (1) l’empilement et la disposition de volumes parfois très
importants de stériles miniers surtout dans les cas d’exploitations à ciel ouvert, (2) la génération de
résidus miniers suite au traitement et à la concentration du minerai, et enfin (3) la disposition de ces
résidus.
Parfois le contact entre ces résidus et/ou ces stériles miniers avec l’atmosphère, les eaux de
drainages et les eaux souterraines peut provoquer des réactions chimiques qui entraînent une
contamination du milieu naturel. Dans de nombreux cas, cette contamination limitera toute activité
humaine sur ces sites miniers pendant quelques dizaines ou même quelques centaines d’années après
l’arrêt des activités.
- 6 -
Au Maroc, il existe de nombreux sites miniers qui ont été abandonnés au fil des ans et qui
devront être restaurés. En effet, ces sites génèrent des quantités importantes de contaminants et
pourraient avoir des impacts négatifs sur l'environnement : pollution des sols, de l'eau, destruction ou
perturbation d'habitats naturels, impact visuel sur le paysage, effets néfastes sur les nappes phréatiques,
etc. La mine de NADOR, à 9 km de la ville de selouane, en est un exemple.
Problématique et objectifs
L’industrie minière rejette plusieurs milliers de tonnes de stériles et de résidus
chaque année. La majeure partie de ces rejets provient de l’exploitation des minerais
desquels sont extraites les substances utiles. Ces résidus miniers, une fois exposés à l’air et à
l’eau, subissent des phénomènes d’oxydation qui mobilisent certains métaux lourds, tels que
le fer, le zinc, le plomb, le manganèse, etc. Le lessivage de ces métaux lourds aboutit à la
formation d’eaux et d’effluents acides qui peuvent constituer des sources de pollution des
eaux superficielles, du réseau hydrographique ainsi que le sol.
Ce phénomène, connu sous le nom de drainage minier acide ou DMA, constitue l’un
des problèmes environnementaux les plus importants auxquels l’industrie extractive doit
faire face pour préserver la qualité des ressources en eaux dans les sites miniers.
Le présent travail s’inscrit dans cette optique et essaie de présenter une étude de
phénomène de drainage minier acide sur le site minier abandonné de NADOR. Dans ce
dernier est exploité, le fer, principalement sous forme d’oxydes (magnétite, hématite),
sulfures (pyrite, pyrrhotite) et carbonates (sidérite, ankérite).
L’étude est effectuée par diverses approches : Granulométrie, perte au feu, mesure du
PH, le potentiel redox, la conductivité électrique (et la résistivité), la température, la salinité,
taux de la matière dissoute.
- 7 -
Chapitre 1: le drainage minier acide : Origine et effets environnementaux
Une grande partie de ce chapitre étant inspiré du site http://www2.brgm.fr/
Description du phénomène
Il s’agit d’un phénomène d'origine naturelle amplifié par l'activité humaine.
Les affleurements de minéraux sulfurés (appelés chapeaux de fer ou gossan en anglais) sont
naturellement sujets à une oxydation par contact avec l'air et l'eau. Ce phénomène lent entraîne
l'apparition d'acide sulfurique et la solubilisation des métaux présents.
Lorsque des travaux miniers (excavations et pompages) perturbent l'équilibre chimique de ces
affleurements et des gisements de sulfures métalliques profonds en les plaçant brutalement en
conditions oxydantes, cette réaction amplifiée crée des écoulements acides appelés "Drainages Miniers
Acides" ou DMA.
Les DMA sont favorisés et amplifiés par des réactions catalytiques d'origine chimique et biologique.
Les effluents formés contiennent des concentrations parfois toxiques de métaux et constituent l'un des
problèmes environnementaux majeurs de l'industrie extractive mondiale. Dans les cas les plus sévères,
la vie aquatique dans les cours d'eau récepteurs des DMA disparaît durablement sur de longues
distances.
L'impact est aggravé du fait de l'aptitude des DMA à s'auto-entretenir et à se propager sur le site
minier.
Des désignations diverses
L'expression " Drainage Minier Acide " est une traduction littérale de l'expression anglaise " Acid
Mine Drainage " (AMD) qui désigne les eaux acides formées à l'intérieur de la mine et qui s'en
échappent par les galeries. Par extension, il englobe généralement toutes les eaux acides d'origine
minière provenant de l'oxydation spontanée des minéraux sulfurés :
eaux produites au fond des mines à ciel ouvert ;· eaux de percolation sur les matériaux miniers stockés
à l'extérieur de la mine.
L'expression DMA est employée pour désigner, à la fois le mécanisme d'acidification et l'eau produite.
Une expression plus exacte est :" écoulement gravitaire spontané d'eaux acides sur les sites miniers "
L'expression anglaise " Acid Rock Drainage " ou ARD est parfois rencontrée. Selon les lieux et les
personnes, elle peut revêtir plusieurs significations :
Définition qui paraît la plus exacte :
Elle désigne généralement les écoulements acides d'origine naturelle qui proviennent des roches par
opposition aux minerais exploités. En effet, le terme AMD, tel qu'il est communément employé dans la
- 8 -
littérature implique que la génération d'acide apparaît seulement sur les sites miniers et ne reconnaît
pas que le processus se produit naturellement et s'est mis en place pendant des millions d'années.
Définition couramment admise :
On trouve l'expression ARD couramment employée pour décrire aussi le phénomène d'origine minière.
C'est le terme descriptif générique dans l'Ouest du Canada pour désigner les DMA. Pour désigner
l'apparition naturelle d'écoulements acides on propose parfois l'expression " Acid Rock Generation ".
Valeurs courantes des paramètres caractérisant les DMA.
Débit variable pouvant atteindre 10 m3 par seconde
Acidité : pH < 5 pouvant devenir inférieur à 1
Concentration parfois élevée en sels dissous.
Éléments les plus courants : Fe > Al, Mn > Zn, Cu, As > Cd, Co, Ni > Sb, Cr, Pb...
Persistance du phénomène : de quelques années à quelques siècles
1. Origine du DMA
Une origine de nature multiple : physique, chimique, biologique. A remarquer que l'excavation est à
l'origine de la perturbation des conditions redox.
Les écoulements acides se forment soit par percolation d'eau sur les tas de solides excavés contenant
des sulfures, (paragraphe : 2-1) et/ou dans les galeries en fonction du mouvement de la nappe
phréatique (paragraphe : 2-2) figure 1.
Sur le terrain, les deux phénomènes sont liés. En effet, il est courant qu'une gestion irréfléchie laisse se
former des stocks de solide à l'aplomb ou en amont des galeries.
1-1. Percolation d'eau sur les tas de solides excavés contenant des sulfures LEDOUX (1996)
Les matériaux extraits de la mine sur lesquels des effluents acides apparaissent par percolation sont de
diverses natures encaissant parfois relativement riche en sulfures (stérile franc), minerais pauvres en
sulfures (haldes, stérile de sélectivité), rejets de traitement pauvres en métaux précieux mais riches en
sulfure.
Les quantités produites et stockées peuvent atteindre plusieurs millions de tonnes. Au Canada par
exemple, on compte en moyenne 99 tonnes de déchets miniers rejetés pour 1 tonne de cuivre produite.
L'industrie minière canadienne génère ainsi, à elle seule, 650 millions de tonnes de déchets miniers par
an.
Ces différents produits déjà stockés humides reçoivent aussi les pluies. Le phénomène biologique et
chimique de formation des DMA s'enclenche alors par suintement ou ruissellement sur le lieu de
stockage.
- 9 -
Figure1. Schéma montrant les facteurs déclenchant les DMA : l’excavation minière
1-2. Eaux des galeries
Une mine exploitée représente plusieurs kilomètres de galeries (quelques centaines de km parfois
plusieurs milliers - El Teniente - Chili). Ce sont autant de conduits susceptibles d'apporter de l'eau et
de l'oxygène au contact du minerai. Les matériaux des mines à ciel ouvert et des carrières sont par
définition soumis aux conditions atmosphériques. De plus, au cours de l'exploitation minière, la nappe
phréatique est souvent rencontrée et pompée hors de la mine. Il se produit un abaissement de la surface
piézométrique et le dénoyage des roches. Cette situation provoque l'apparition de conditions oxydantes
et une modification de l'interaction eau/roche. Un effluent acide peut apparaître en front de taille, à
l'émergence de la nappe en fond de fosse ou en fond de carrière.
Après l'abandon de l'exploitation l'arrêt du pompage provoque la remontée des eaux et l'ennoyage des
galeries ou de la fosse. Certains circuits hydrauliques anciens et des exutoires naturels se retrouvent
activés. Le passage de conditions oxydantes à réductrices est propice à la dissolution de certains
minéraux néoformés contenant des métaux. Au fil du temps, le circuit hydraulique retrouve des
conditions réductrices et la qualité des eaux d'exhaure s'améliore d'abord rapidement (quelques mois à
quelques années) puis plus lentement (quelques dizaines à quelques centaines d'années). Les eaux
d'exhaure sont soumises au battement de la nappe phréatique.
- 10 -
2. Réactions descriptives du processus du drainage minier acide
2-1. Principales réactions chimiques en jeu pour le fer
Les réactions chimiques principales qui donnent lieu à un DMA sont l'oxydation du fer et du soufre de
la pyrite, le minéral sulfuré le plus commun. Cette réaction a lieu en présence ou en l'absence de
bactéries selon l'équation 1 PINTE (2000):
Équation 1
Cependant il s'agit d'une équation bilan car l'oxydation de la pyrite varie en fonction de l'évolution du
pH. Ainsi selon TOULHOAT, l'oxydation se déroule préférentiellement selon les équations 2 à 5 selon
que l'acidité est faible, moyenne ou forte :
Référence bibliographique : TOULHOAT (1996)
. Oxydation de la pyrite en milieu peu acide :
Équation 2
· Oxydation de la pyrite en milieu de plus en plus acide :
Équation 3
Équation 4
· Protonation des sulfates à un pH inférieur à 2 :
Équation 5
Cependant la réaction déterminante, comme le souligne le DEP (Department of Environmental
Protection, Pennsylvanie, États-Unis), est l'oxydation du fer ferreux en fer ferrique (équation 6) :
Source : site Internet DEP
Équation 6
La cinétique de cette réaction varie en fonction du pH. La vitesse de la réaction est rapide lorsque le
pH est proche de 5 (même en l'absence de bactéries). Elle est lente entre pH 2 et 3.
L'importance de cette réaction réside dans le fait qu'elle produit du fer ferrique qui va être capable à
son tour de réagir en chaîne sur la pyrite selon l'équation 7.
- 11 -
Équation 7
Cette réaction permet au phénomène de production de DMA de s'auto-entretenir comme le décrit
la figure suivante. Il se propage alors de façon similaire à un incendie auquel on l'a d'ailleurs déjà
comparé. De même que la combustion produit de la chaleur qui déclenche la combustion d'autres
matériaux, l'oxydation des sulfures produit du fer ferrique (et des bactéries) qui génèrent l'oxydation
d'autres sulfures.
Schéma du phénomène de réaction de régénération du fer(II) déterminant dans la propagation du
DMA.
La production de fer ferrique entraîne un autre aspect aggravant. Il s'agit de l'acidification par
l'hydrolyse due aux ions Fe3+ selon la réaction suivante (équation 8) :
Équation 8
A ce stade, cette réaction entraîne une précipitation d'hydroxyde de fer si le pH est supérieur à 3,5
(voire aux valeurs supérieures à pH 2,3 selon HARCOURT). Ce phénomène libère rapidement de
fortes quantités d'acide. (HARCOURT 1996)
La réaction bilan qui décrit la totalité du phénomène est fournie par l'équation 9.
Équation 9
Réactions secondaires concernant le fer
Dans la nature, le phénomène de DMA donne ensuite lieu à des réactions d'oxydation, de dissolution,
de précipitation et de recristallisation successives qui produisent de nombreux composés minéraux
selon, par exemple, les équations 10 à 13. (HUDSON-EDWARDS 1999)
Production de jarosite :
Équation 10
Production de schwertmannite :
- 12 -
Équation 11
Production de copiapite :
Équation 12
Production de coquimbite :
Équation 13
On observe la formation d'oxydes secondaires et d'oxyhydroxysulfates dans le lit des rivières en
période sèche (oxyhydroxysulfate de fer de type copiapite - Fe2+Fe3+4(SO4)6(OH)2.20H2O).
Ces précipités constituent des réserves temporaires de métaux. Ils sont dissous pendant les périodes de
pluies intenses ou au cours des inondations. Les polluants métalliques et les sulfates sont alors libérés
et l'acidité de l'eau augmente. Les oxyhydroxysulfates et hydroxydes de fer insolubles comme la
jarosite ( KFe3(SO4)2(OH)6 ) et la goethite ( FeO(OH)) sont des "stocks " à plus long terme
(HUDSON-EDWARDS, 1999).
2-2. Réactions chimiques de solubilisation des autres éléments
Les autres minéraux sulfurés présents participent également aux réactions primaires et secondaires, et
leur dissolution libère leurs métaux et d'autres composants :
blende (Zn), galène (Pb), chalcopyrite (Cu/Fe), pyrrhotite (Fe), arsénopyrite (As/Fe).
Les réactions incluent la participation du fer déjà en solution, conduisent toujours à la formation
d'acide sulfurique, et souvent à la production complémentaire d'acidité par hydrolyse et précipitation.
Ainsi, l'arsénopyrite, par exemple, est oxydée selon des voies similaires à celles de la pyrite en
présence ou non de bactéries. On notera qu'elle subit également l'attaque oxydante de l'ion fer(III) qui
propage le phénomène de DMA selon la réaction de l'équation 14.
Équation 14
- 13 -
Chapitre 2 : présentation générale de la zone
1- localisation de la zone
1-1. localisation régionale
La chaîne rifaine couvre la grande la partie septentrionale du Maroc, elle s’étant sur une distance de
280 km, est constituée d'un ensemble d'unités autochtones et de nappes, distinctes par leur faciès
stratigraphique, lithologique et structurale. Le Rif s'est formé, selon le modèle de Tapponnier
(Tapponnier, P.1977), suite à la subduction de la plaque d'Afrique sous la plaque d'Alboran à
l'Oligocène supérieur -Miocène inférieur, sachant que d’autres modèles faisant coincer la plaque
d’alboran entre celle eurasiatique et africaine existent.
La géométrie arquée du Rif est causée par son découpage en 3 sections ; par les accidents de Jebha et
du Nékor (Morel, 1989b, figure 2): au nord-ouest les directions structurales sont orientées NW-SE; à
l'est, elles sont N70-80. Entre les deux accidents, les directions structurales sont convexes vers le sud
et les formations "post nappes" du Miocène supérieur (Tortonien) épousent leur courbure.
Nador
50 Km
Oued
Moul
ouya
Faille d
u Nekkor
Mer
Méditerrannée
Faille de Jebha
Tanger
Fés
B B I
3°4°5°6°
35°
Roches volcaniques
Rif central
Zone externe
Avant pays
Rif interne et domaine de flyschs
Formations tardi-tectoniques
Limites d'extension des nappesAccident majeur décrochant senestre
B B I Massif de Bni Bou Ifrour (Domaine d'étude)
Légendes:
Fig. I.4 : Schéma structural de la chaîne rifaine, d'aprés Frizon de Lamotte (1985) et Morel (1988), modifié par KERCHAOUI, 1994.Fig. 2: Schéma structural (redessinée) de la chaîne rifaine d’après Frison de Lamotte. 1985 et
Morel. 1988) modifié par Kerchoui, 1994.
- 14 -
1-2. localisation locale
Le district de fer d’Ouixane (Wiksane, Ouichane) est situé à l’extrémité nord du massif des Beni Bou
Ifrour, à une dizaine de kilomètres au SSW du port de Nador (fig. 10.2.1A). Les coordonnées GPS des
gîtes principaux sont les suivantes : Ouixane N35°07’29’’, W3°01’27’’; Axara-Imnassen N35°07’09’’,
W3°01’11’’;Bokoya-Setolazar N35°06’53’’; W3°00’44’’. Figure 3.
Figure 3 : Localisation du district ferrifère de Ouixane (Massif des Beni Bou Ifrour) sur la carte
routière Michelin au 1/1 000 000 (A) et sur la carte structurale schématique de la région (B, d’après
Faure-Muret, 1996).
2- les gisements exploités
3- 2-1. Gisement d’Ouixane
4- Par sa production en minerais de fer dépassant 1 Mt et ses fortes teneurs en fer (70%), le gisement
d’Ouixane est considéré comme le plus riche de l’ensemble des gîtes du district. Il recèle
également l’une des plus fortes réserves reconnues (3,1 Mt de minerais moyennant 60.64% Fe ;
Anonyme, 1985). Le gisement a été exploitée à ciel ouvert dans deux carrières principales est et
ouest séparées parla faille d’Ouixane. Les méthodes d’exploitation utilisées sont de type "chambres
et piliers" et "gloryholes".
- 15 -
Figure 4 : Répartition des principaux gisements du district ferrugineux de Ouixane a partir d’une vue
satellitaire (Google Earth 2009).
2-1. Gisements d’Axara-Imnassen
Le gisement d’Axara et son extension en profondeur représentée par le gisement d’Imnassen,
exploités respectivement à ciel ouvert et à des profondeurs de l’ordre de 25 m, recèlent les plus
importantes réserves de tout le district (6,7 Mt) mais de faible teneur (52,5% Fe) et de moindre qualité
(4,4% S). La teneur en sulfures (pyrite/pyrrhotite) atteint localement 20%. Les concentrations
ferrugineuses d’Axara ont été exploitées le long de 4 gradins dans une carrière de 300 m de diamètre et
100 m de profondeur. La méthode d’exploitation se faisait par abattage entre sous-niveaux ("Sub-level
stopping").
2-2. Gisements de Bokoya-Setolazar
En comparaison avec les gisements précédents, le gisement à ciel ouvert des Bokoya (à ne pas
confondre avec le massif des Bokoya d’Al Hoceima) et son extension en profondeur de Setolazar se
distinguent par la qualité médiocre de leur minerai à faible teneur en fer (35-55%) et fort
enrichissement en soufre (4 à 5%) et en silice (30%). Le gisement de Bokoya a été exploité le long de
8 gradins selon la méthode d’exploitation de type chambres et piliers.
3. Etat et historique
Le gisement d’exploitation de Fer du Rif du Maroc situé dans le massif des Béni Bou Ifrour à été découvert
en 1905 par le géologue espagnole A. Del Val. Son exploitation a été amorcée à partir de 1914 par les sociétés
Espagnoles CEMR et SANS. L’exploitation fût d'abord très artisanale puis mécanisée vers 1930. Jusqu'en 1950,
- 16 -
l'exploitation a concerné essentiellement la partie superficielle du gisement constitué d'Hématite rouge riche en
fer (68 %). Environ 50 millions de tonnes ont été exportées jusqu’ au 1960 (Rhoden et al. 1962).
En avril 1959, le B.R.P.M entre dans les mines du Rif avec une participation de 26,66 %, et au terme d'un
accord conclu en 1967 avec les sociétés espagnoles, le gouvernement marocain a repris les mines du Rif dont il
confia l'exploitation à la société SEFERIF.
Les réserves riches en fer oxydé venant à l'épuisement, il a été décidé en 1968 de réaliser des investissements
permettant la valorisation du minerai à magnétite et accessoirement la pyrite dont les réserves certaines, très
probables ont été évaluées à 33 million de tonnes à 40 - 45 % de Fer et 3% à 4% de soufre.
4. Les substances exploitées
Le fer, principalement sous forme d’oxydes (magnétite, hématite), sulfures (pyrite, pyrrhotite) et
carbonates (sidérite, ankérite).
5. les composantes du site minier
Le site minier étant l’endroit où on extrait la roche et où on la broie, pour en extraire les minéraux ayant une
valeur commerciale (Aubertin et al, 2000). Dans notre cas, nous avons ciblé l’ensemble des mines SEFEREF.
Cette opération minière comprend aussi, des sites où l'on entrepose la roche stérile qui n'a aucune valeur
économique, que ce soit sous sa forme broyée (les rejets de concentrateur) ou simplement concassée (les stériles
miniers). Les impacts sur l'environnement dépendent des dimensions des composantes et la nature de la mine
(Aubertin et al. 2000). Généralement, l'environnement minier est constitué par quatre composantes principales ;
La mine, l’usine de traitement, les haldes à stériles et le parc à résidus. Ces dernières peuvent y avoir des
interactions avec le milieu environnant, tel que l'eau, l'air et le sol.
La mine
La première composante du site minier est la mine proprement dite (l'endroit où l'on extrait la roche).
Celle-ci peut avoir différentes configurations selon la géométrie des gisements et la méthode de l'exploitation
(exploitation à ciel ouvert, sous-terraine, par tranches,…). Dans notre cas ; on étudiera les mines citées
précédemment de l’ensemble SEFERIF et surtout la mine d’Ouiksane, d’Axara et de Setolazar (Photo de 1 à 4).
- 17 -
Photo1: gisement de Ouiksane Photo2 : gisment de Ouiksane
Photo 3 : mine à ciel ouvert d’Axara
Les usines de traitement
La deuxième composante du site minier est l'usine de traitement du minerai (usines de pelletisation et de pyrite)
qui comprend les unités de concassages, de broyages, de séparation magnétique, de flottation, de filtrage, de
bouletage, et les fours de pelletisation. Evidemment, une fois le minerai extrait de la roche mère, on transporte la
roche concassée à l'usine de pelletisation. A cette étape, différents procédés de traitement minéralurgique peuvent
être utilisés pour extraire et valoriser ces minéraux économiques. Parmi ceux-ci on retrouve la flottation, les
méthodes gravimétriques, les méthodes magnétiques et la séparation par densimétrie.
Cependant, Le principal problème environnemental relié à l'usine minéralurgique est la contamination des
effluents rejetés par les réactifs utilisés dans le procédé de traitement (cyanure, réactifs de flottation, ou autres).
- 18 -
Photo4 : usine de traitement de Setolazar
Haldes à stériles
La troisième composante est les Haldes à stériles, Comme on a mentionné précédemment, que l'exploitation
d'une mine peut générer des quantités importantes de rejets rocheux solides. Parmi ceux-ci, on retrouve les
stériles miniers. De même la préparation de la carrière nécessite un déplacement annuel de 1,5 Millions de m3 de
stérile (D’après la magasine SEFIRIF, 1976); cette roche ne contient pas suffisamment de minéraux
économiques pour être envoyée à l'usine de traitement du minerai. La quantité de stériles produite dépend
essentiellement de la méthode d'exploitation utilisée. Les stériles miniers sont stockés en surface dans des aires
d'accumulation appelées haldes à stériles, photo 5.
Les principaux problèmes environnementaux liés aux stériles miniers sont la stabilité géotechnique des
empilements et la contamination des eaux de surface et souterraines par le drainage minier acide provenant de
l'oxydation des minéraux sulfureux contenus dans ces stériles.
Photo 5 : halde à stériles
- 19 -
Parcs à résidus miniers
La quatrième composante finale d'un site minier est les parcs à résidus miniers, où sont déposés les rejets
de concentrateur (les rejets de la laverie). Ces rejets sont issus des procédés minéralurgiques utilisés à l'usine de
traitement du minerai, sont composés d'eau et de roche finement broyée dont on a extrait les substances ayant un
intérêt commercial (le fer dans notre cas). Ces rejets sont acheminés, généralement sous forme de pulpe par des
moyens hydrauliques, vers le site d'entreposage ou bien le parc à résidus miniers : la digue. Ces sites
d'entreposage sont habituellement ceinturés par des digues construites en travers de vallées, à flanc de coteaux ou
au pourtour du site (sur un terrain relativement plat), avec ou sans zone excavée. Les digues peuvent être
construites à partir de matériaux naturels ou encore avec les rejets eux- mêmes. Le parc à résidus miniers peut
comporter plusieurs bassins correspondant aux différentes étapes de traitement, comme la sédimentation des
solides en suspension, l'aération de la solution et le traitement chimique des eaux pour éliminer les contaminants
solubles, photo 6.
Photo 6 : digue à stériles
- 20 -
Chapitre 3 : Essais de caractérisation des rejets miniers et des sols avoisinants des
sites d’exploitation
1. Echantillonnage
Les neuf échantillons utilisés sont pris sur une grande surface de la zone d'étude, près et loin des
anciens points d'exploitations minières, pour réaliser les essais physico-chimiques (photos de 7 à 11):
Photo 7 : Sol Ouiksane – 2 : Tailling de la digue Photo 8 : Sol Ouled Heddou-4 : remblais de ouiksane
Photo 9: Remblais de Setolazar-6 : Terrils d'Axara Photo 10 : Sol de la digue-8 : Terrils de Sétolazar
Photo 11: Tterrils d'Ouiksane
Photos montrant les
échantillons avec leurs
numéros de 1 à 9
- 21 -
Carte1 : Localisation des points d’échantillonnage
2. Etude physico-chimique
Pour bien évaluer l’impact environnemental des rejets, il est nécessaire de comprendre les mécanismes
physico-chimiques intervenant lors de leur contact avec un liquide. Le contact des rejets avec de l’eau
modifie l’équilibre à l’interface et déclenche le processus de transfert. Celui-ci se traduit par la mise en
place d’un flux massique tendant vers un nouvel équilibre. La mobilité et la biodisponibilité des
métaux lourds dans l’environnement sont gouvernées par des paramètres physico-chimiques aussi bien
du matériau que du milieu (QUEVAUVILLER, 2007). Les principaux sont : le pH, la conductivité, la
résistivité, la température, la salinité la granulométrie, la teneur en matières organiques (la perte au
feu).
Analyse granulométrique
La granulométrie a pour objet la mesure de la taille des particules élémentaires qui constituent
l’ensemble du matériau. La méthode de détermination de la granulométrie la plus simple est obtenue
par passage au travers d'une série de tamis de mailles décroissantes (CEAEQ, 2006 in Arthur ). Le
résultat est traduit par des courbes dont la forme est caractéristique de la taille ainsi que de
l’homogénéité. Les rejets provenant de la concentration par flottation sont généralement fins. Cela est
1&
&
&
1
1
8
3
4
5 6
7
9
2
- 22 -
dû au domaine dimensionnel opératoire requis pour la concentration par flottation. La mesure de la
granulométrie est importante étant donné qu’elle est liée à la surface spécifique qui est le siège même
des interactions et des réactions chimiques.
L’analyse granulométrique donc permet de déterminer la grosseur et les pourcentages respectifs des
différentes familles de grains constituant un échantillon de sol. Celle-ci est réalisée en utilisant une
série de tamis, emboîtés les uns sur les autres et dont la dimension des ouvertures est d’ordre
décroissante du haut vers le bas (la norme ASTM D422).
Dans notre cas on a réalisé cet essai sur 9 échantillons à l’aide d’un tamiseur comprenant 7 tamis de
tailles différentes; les résultats sont donnés dans le tableau suivant :
Cumul Passant (%)
Ech.
Ouver. SOL
D’ouiksane
Tailling
de la
digue
Sol
oulad
haddou
Remblaos
de
ouiksane
Remblais
de
setolazar
Terils
d’axara
Sol de
la
digue
Terrils
de
setolazar
Terrils
de
ouiksane
1mm
69.26 80.88 66.47 61.95 71.51 79.03 88.1 86.77 74.5
500µm
79.97 77.55 72.34 72.64 77 76.95 80.27 80.44 80.58
250 µm 79.96 80.44 86.67 83.1 79.51 80.91 79.22 80.4 81.18
200 µm 95.07 90.72 95.94 96.28 95.4 94.68 93.12 93.99 93.75
125 µm 92.05 85.12 93.8 94.66 93.96 90.01 86.8 86.8 89.5
100 µm 97.06 92.06 97.66 98.16 97 92.82 93.62 94.72 95.35
80 µm 97.71 92.8 97.77 98.49 96.4 95.58 93.84 94.91 96.03
63 µm 96.15 97.45 95.98 98.33 92 95.92 92.06 90.02 92.66
<63 µm 98.64 99.54 99.48 99.48 98.06 97.1 98.86 98 99.31
Tableau 1 : Analyse granulométrique
- 23 -
Perte au feu (NORME NF 44- 041)
La matière organique joue un rôle important dans le comportement environnemental d’un matériau. En
effet, elle modifie les propriétés physico-chimiques du matériau par sa capacité de retenir l’eau,
d’offrir des nutriments aux bactéries et de participer aux phénomènes d’adsorption (BLIEFERT et
PERRAUD, 2001 in Arthur). Cette méthode de dosage permet de déterminer la matière organique
totale dans les amendements organiques et les supports de culture. Appliquée aux sols, elle inclut
également l’eau de constitution des argiles.
Principe :
L’échantillon est broyé à 2 mm et calciné à 375°C. La perte de masse par combustion correspond à
la combustion de la matière organique.
Perte au feu (%) = 100 × (m0 - m1) / m0.
Fig.11 : échantillons après leurs mises à l’étuve
SOL
D’ouiksan
e
Taillin
g de la
digue
Sol
oulad
haddo
u
Remblaos
d’ouiksan
e
Remblai
s de
setolazar
Terils
d’axar
a
Sol
de la
digu
e
Terrils
de
setolaza
r
Terrils
d’ouiksan
e
Pert
e au
feu
(%)
5.15
9.53
5.493
4.865
1.393
5.059
2.467
6.3
4.0251
Tableau 2: Perte en feu
- 24 -
Diagramme : le pourcentage de la matière organique
Cette courbe montre que les tailling de la digue et les terrils de Setolazar présente une grande quantité
de la matière organique.
PH
Il permet de caractériser la capacité du matériau à neutraliser les solutions acides ou basiques
auxquelles il est soumis. Il permet aussi de renseigner sur la mobilité des métaux lourds. Etant donné
l’interaction avec les phénomènes d’adsorption. Plusieurs méthodes existent pour mesurer le pH d’un
matériau solide. Ces méthodes consistent à fragmenter le matériau et le mettre en contact, pendant un
temps donné, avec des solutions acides, basiques ou neutres pour un rapport solide/liquide fixé. Les
paramètres opératoires sont choisis afin d’atteindre un état stationnaire avant de procéder à la mesure
du pH. La norme ISO 10390 recommande l’utilisation de l’eau (pH H2O) pour mesurer l’acidité réelle
(appelée aussi acidité actuelle ou active) et une solution de KCl (pH KCl) pour mesurer l’acidité
d’échange (ISO, 2005).
Donc Le pH est une mesure de l’acidité de nous échantillons c’est-à-dire de la concentration en ions
d’hydrogène (H+). L’échelle des pH s’étend en pratique de 0 (très acide) à 14 (très alcalin) ; la valeur
médiane 7 correspond à une solution neutre à 25°C. Le pH d’une eau naturelle peut varier de 4 à 10 en
fonction de la nature acide ou basique des terrains traversés. Des pH faibles (eaux acides) augmentent
notamment le risque de présence de métaux sous une forme ionique plus toxique.
Dans notre cas on a mesuré le PHkcl, PHeau, PH𝑐𝑎𝑐𝑙2 .
0
2
4
6
8
10
12
Perte au feu (%)
Perte au feu (%)
- 25 -
.
Photo 12 montrant l’appareillage de mesure du PH
Conductivité électrique (CE)
La conductivité électrique (CE ) est une expression numérique de la capacité d’une solution à
conduire le courant électrique. La plupart des sels minéraux en solution sont de bons conducteurs.
Potentiel redox (Eh)
Dans les systèmes aqueux, le potentiel redox (ou disponibilité en électrons) affecte les états
d’oxydation des éléments (H, C, N, O, S, Fe…). Dans une eau bien oxygénée, les conditions
d’oxydation dominent. Quand les concentrations d’oxygène diminuent, le milieu devient plus
réducteur ce qui se traduit par une réduction du potentiel redox. Le potentiel redox se mesure en mV.
TDS
La conductivité ou les matières solides dissoutes totales (TDS=Total dissolved solids) est définie
comme la quantité de matières dissoutes dans l'eau. Elle dépend principalement de la solubilité des
sédiments qui sont entrent en contact avec l'eau, l’eau devient par conséquent plus chargée et atteint un
niveau élevé de matières solides dissoutes.
Salinité
- 26 -
La salinisation est l'accumulation des sels dans les sols. Elle a pour principales conséquences une
augmentation de la pression osmotique, une toxicité pour les végétaux due à l'accumulation de certains
ions, dont Na+, et une dégradation du sol.
Résistivité
C’est l’inverse de la conductivité électrique.
Les tableaux 4, 5 & 6 ci-dessous présentent les résultats de nos essais :
Eau distillé
KCL
Ech
essai PH CE T
Rés Eh TDS Sal (%)
(Ω .cm) (mV) (g\l)
1 8,39 4,36 µs\cm 18,2 247 -74 2,25 2,3
2 2,33 6,39ms\cm 18,2 139 240 3,34 3,2
3 8,3 5,99 ms\cm 18,3 168 -62 3,21 3,2
4 8,2 5,82 ms\cm 18,1 172 -57 3,15 3,2
5 8,6 5,84
18 172 -82 3,14 3,2 ms\cm
6 3,14 6,47 ms\cm 17,9 155 198 3,51 3,6
7 5,6 5,44 µs\cm 19 183 -77 2,98 3
8 4,4 5,84µs\cm 19 170 133 3,19 3,2
9 8,5 5,77 µs\cm 18,8 174 -82 3,1 3,1
CaCl2
éch \ essai PH CE Température Résistivité Eh TDS Sal (%)
(µs\cm) (Ω .cm) (mV) (Mg\l)
1 7,3 170 17 6,2 -34 86 0,1
2 2,5 1663 17,5 602 233 890 0,8
3 7,5 135,3 16,7 7,37 -33 73 0,1
4 8 120 16,9 8,5 -65 63 0,1
5 7,1 137 17 7,25 -50 73,4 0,1
6 3 1225 17,1 820 208 652 6
7 8 163 17,9 6,1 -35 87 0,1
8 5,3 801 17,9 1248 78 427 0,4
9 5,76 800 17,8 1250 62 430 0,4
- 27 -
éch \
essai PH
CE T
Résistivité Eh TDS Salinité
(%) (ms\cm) (Ω .cm) (mV) (g\l)
1 7,39 5,33 19,7 187 -23 2,89 2,9
2 1,8 6,6 19,5 152 267 3,57 3,6
3 6,6 5,9 19,8 171 -12 3,13 3,1
4 7,39 5,7 19 ,7 177 -25 3,06 3,1
5 7,5 5,61 19,7 179 -29 3,02 3
6 2,87 6,15 19,6 161 213 3,37 3,4
7 7,5 5,96 17,8 172 -28 3,2 3,2
8 5,2 5,9 18,2 169 91 3,2 3,2
9 4,7 6,14 18 163 117 3,34 3,3
Résultat de l’analyse physicochimique
Photo 7 : Sol Ouiksane – 2 : Tailling de la digue Photo 8 : Sol Ouled Heddou-4 : remblais de ouiksane
Photo 9: Remblais de Setolazar-6 : Terrils d'Axara Photo 10 : Sol de la digue-8 : Terrils de Sétolazar
N° Ech 1 2 3 4 5
Ech Sol Ouiksane
(SO)
Tailling de la
digue (TD)
Sol Ouled
Heddou (SOH)
Remblais de
ouiksane(RO)
Remblais de
Setolazar (RS)
N° Ech 6 7 8 9
Ech Terrils d'Axara
(TA)
Sol de la digue
(SD)
Terrils de
Sétolazar (TS°
Terrils
d'Ouiksane (TO)
- 28 -
Le PH est relativement neutre pour les
trois mélanges sauf pour le Tailling de la
digue et les terrils d’Axara où il est très
acide (PH entre 2 et 3)
Le potentiel redox est minimum dans les
sols et les remblais alors que dans les
tailling et terrils il est au maximum. Il y a
donc diminution du taux d’oxygène aux
minimums observés
- 29 -
Granulométrie
Sol
Remblai
La courbe de l’évolution de la matière
solide dissoute (TDS) dans le mélange avec
l’eau distillée montre la même allure que
celle du potentiel redox. Les
concentrations sont beaucoup plus élevées
dans les terrils et tailling.
Sol à majorité de grains fins
- 30 -
Tailling de la digue & Terrils
La fraction granulométrique le plus dominant échantillon c’est la fraction <100µm cela montre que la
nature de d tailling de la digue et des terrils est très fines.
3. Etude minéralogique
D’après les études des autres auteurs sur le plan pétrographique. Les rejets stériles sont riches en
oxydes, hydroxydes et en sulfures de fer. L’observation optique des lames minces, ont montré la
Sable normal
- 31 -
présence des oxydes, hydroxydes de fer, qui dessinent des auréoles autours des minéraux sombres
d'origine métallique Ferro-sulfurés (pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, oxydes de fer hydraté...).
Le processus d'acidification est lié couramment à l'existence de la pyrite qui est le minéral le plus
prédominant.
4. Etudes géochimiques
Composition géochimique
L’ancienne exploitation, avant 1960, avait presque complètement dépilé la puissante zone d’oxydation
d’Ouiksane. Elle était constituée essentiellement d’hématite pure et de limonite sans sulfures. A l’heure actuelle,
il ne reste plus de minerai de fer oxydé de bonne qualité. Dans tous les gisements il reste que de minerai primaire
constitué de magnétite pyriteuse c-à-d. de magnétite associe aux sulfures, tel que la pyrite et la pyrrhotite en
quantités relativement importantes allant jusqu’à 10 % en volume de la masse de minerai (Manssouri, M. 1985),
ce qui importe plus profondément sur la cinétique et l’ampleur du phénomène DMA. En plus la présence du
soufre non seulement menace l’environnement mais il réduit la valorisation économique du minerai et croît la
charge de production. Toutefois, la nature chimique des minerais est un facteur d’activation et de génération de la
DMA. Par ailleurs, les gisements de la SEFERIF peuvent être divisés en 3 classes :
Les minerais oxydés à hématite dont les teneurs en fer varient entre 60 et 68%.
La magnétite pyriteuse des amas massifs ; Nous citons les analyses des échantillons prélevés d’Axara et
d’Imnassen en 1983, qui correspondent aux déterminations minéralogiques du tableau (Tab. II.4) ainsi
que les données de RHODEN et al. 1969 pour Ouiksane et Setolazar.
Fig.5: Altération de la pyrite et génération des sulfures amorphes et du fer hydraté
- 32 -
Tab. 7 : Les données des analyses chimique des gisements de Nador (Ouiksane et Setolazar relevé par RHODEN,
Axara et Imnassen, 1983)
La teneur en fer varie d’un gisement à l’autre dans des limites relativement restreintes si on considère la
moyenne des amas. A l’intérieur d’un amas, les variations sont très grandes (Tab. II.1 et Tab. II.2). Par
exemple, au niveau du gisement d’Ouiksane, dans l’amas principal le fer est en teneur de 60,41% mais, dans
l’amas Sud il est de 62,48%. Les teneurs en soufre aussi présentent des variations importantes, il est largement
diffusé dans les gisements. Il n’y a pas de concentration de fer sans sa présence. L’amas principal d’Ouiksane
contient moins de 1,90% en moyenne, par contre le centre présent 3,03% de S (Tabl. 7 et 8). On n’observe
aucune zonalité ni pour la distribution des soufres, ni pour celle de fer. Généralement, les minerais se
caractérisent par des teneurs très possibles en phosphore, arsenic et titane. Aussi, par des teneurs assez élevées
en SiO2, CaO, MgO.
Minerai rubané (feuilleté) ou schistes minéralisés ; La présente liste des analyses de minéralisations
(Bokoya supérieur et Axara sud) sont élaborées à titre de comparaison, elles n’ont pas de valeur
économique jusqu’à l’heure actuelle (Rapport d’évaluation des réserves, 1985);
Fe AL2O3 Si02 Mn S Na20 CaO K2O MgO P
35 à 45% 0.9 à 2% 10 à 40% 0 à 1% 2 à 5% 0.2 à 0.8% 0.5 à 4% 0.2 à 0.8% 0.5 à 4% 0.04 à 0.08%
Tab. 8 : Les teneurs en éléments majeurs dans les minerais rubanés de Bokoya sup et Axara (Rapport
d’évaluation des réserves, 1985).
Ce type de minerai est très siliceux caractérise le minerai de type taconite très répondu dans le monde.
En plus ce type n’a pas été suffisamment bien étudié pour en tenir compte sur la conjoncture
économique actuelle.
Gisements Fe S SiO2 P2O5 CaO MgO AL2O3 Mn Na2O K2O TiO2 As
Axara Nord 55.19 3.53 13.7 0.09 3.11 3.02 1.12 0.14 0.16 0.28 0.26 0.01
Axara
Centre 51.53 4.05 13.85 0.14 3.25 2.82 1.58 0.24 0.37 0.29 0.27
0.01
Imnassen 54.07 4.37 1O 0.05 2.69 2.11 2.05 0.20 0.26 0.31 0.3 ----
Ouiksane 64.0 4.0 3.0 0.038 0.22 0.18 0.7 0.22 --- --- --- ---
Setolazar 55.0 4.2 8.0 0.04 2.8 2.7 2.2 0.09 --- --- 0.13 ---
- 33 -
4. Etude géochimique par ICP (actualisation des données publiées par Lakrim
et Al 2011)
Pour mieux caractérisé ce phénomène (DMA) et pour indiquer leur degré de contamination, on va se baser
sur une étude ; réalisée par Lakrim. M, 2007; comparative des résultats des teneurs en métaux lourds, entre les
échantillons en eaux relevés de la mine de Nador, avec ceux prélevés des ruisseaux de la mine de Kettara* (ER1,
ER2 et ER3) et enfin, ceux des normes européenne de potabilité de l’eau comme témoin. Tab. 9
Eléments Norme
Européenne
Axara
(E.L2)
Ouiksane
(E.L6)
Setolazar
(E.L7)
Prélèvement en eaux (Kettara)
E.R1 E.R2 E.R3
PH 6 et 8 2,27 2,17 1,84 2,39 2,7 2,56
Conductivité, µS/cm 1250 22000 8530 23000 6670 21000 9120
S (mg/l) 250 38943,52 19970,1 77825,4
3 8000 45000 16500
As (mg/l) 0,05 0,02 0,05 1,21 ----- ---- ----
Cd (mg/l) 0,005 0,19 0,32 0,98 0 0,1 0,1
Cr (mg/l) 0,05 2,11 0,64 17,05 0,2 0,3 0,2
Cu (mg/l) 0,05 17,43 256,76 986,39 75 205 66
Fe (mg/l) 0,3 1052,53 3724,43 28837,3 121 143 251
Ni (mg/l) 0,05 21,53 6,14 82,56 0,5 2,2 0,9
Pb (mg/l) 0,05 0,03 0,16 1,17 ---- ---- ----
Zn (mg/l) 0,1 83,84 44,55 204,52 12 82 34
Tab. 9. Comparaison des résultats d’analyses géochimiques des échantillons prélevés de
la mine de Kettara (Hakkou, R et al. 2005), ceux de la mine de Nador, les normes
européennes de l’eau potable et les travaux effectués par Lakrim. M, 2007.
Mine Kettara* : C’est une ancienne mine d’extraction de la pyrrhotine situé au Nord-Ouest de Marrakech.
(HAKKOU. R, BENZAAZOUA. M et BUSSIÈRE. B 2006: Evaluation de la qualité des eaux de
ruissellement dans la mine abandonnée de Kettara (Maroc)
- 34 -
Chapitre 4. Etude de la répartition du risque de DMA par SIG (carte des risques
Lakrim et Al 2013)
1. Introduction
Cet aperçu est axé sur une étude sur la cartographie du risque du Drainage Minier Acide (DMA).
Elle vise la définition des zones prioritaires pour l’aménagement et la maîtrise de ce risque. La
cartographie des risques de contamination environnementale par les métaux lourds est basée sur la
définition des facteurs générateurs du DMA. Elle indique également les zones vulnérables comme
probabilité d’occurrence sur le territoire de la zone d’étude (différents facteurs influençant la
contamination des eaux et des sols par les métaux lourds, la destruction de la faune, la flore et la
contamination de l’environnement).
L’application des systèmes d'information géographique (SIG) s’avère adéquate. Le logiciel Arc
Gis 9.3 a été utilisé pour produire la carte des risques de contamination en superposant diverses cartes
thématiques incorporant des couches d’informations, comme la carte des remblais, la carte des pentes,
la carte de la répartition du fer et la carte de la répartition du soufre.
Figure 6 : Carte de la situation des gisements de la mine de Nador (Nord-est du Maroc).
- 35 -
2. Présentation et cartographie des données (cartes thématiques)
La carte des rejets miniers
Les rejets sont classés selon la nature et le degré d’oxydation des constituants sulfureux, y compris la
couleur des déchets miniers solides et des surfaces liquides ainsi que le pH des prélèvements liquides.
On distingue dès lors cinq classes qui sont codées de 0 à 4 (Fig. 6 - 7).
La carte de la répartition des sulfates (figure 8)
La présence d’une quantité appréciable des minéraux sulfurés dans les déchets de la mine de fer de
Nador (pyrite, pyrrhotite, sphalérite, et galène), en présence des agents météoritiques, induit
l’oxydation des sulfures et provoque ainsi l’abaissement des pH des milieux environnants, selon la
réaction suivante :
Minéral sulfureux + O2 + H2O → sulfate + acidité + métaux (eq. 1)
Sur la base de la quantité du soufre présent dans les rejets, nous avons distingués six zones à caractères
distinctifs. Elles sont codifiées de 0 à 5 selon les limites suivantes :
Zone intacte (0), dont la concentration du soufre est inférieure à 250 ppm. Cette teneur est équivalente
à la norme européenne admissible pour la potabilité de l’eau.
Zone normale (1), dont la teneur varie entre 250 ppm et 350 ppm ; C’est l’intervalle entre la norme
européenne admissible pour l’eau potable et la teneur relevé de l’eau de robinet de la ville
d’Azghanghan.
Zone sensible (2), dont la teneur varie entre 350 ppm et 450 ppm. Cet intervalle défini la teneur en
soufre de l’eau de robinet de la ville d’Azghanghan et la teneur en soufre d’un puits au Douar Oulad
Haddou Rahou, qui approvisionne la population locale sous la direction de l’office national de l’eau
potable (ONEP).
Zone critique à risque faible (3), dont la teneur est entre 450 ppm et 500 ppm. Cet intervalle défini la
teneur dans le puits à Douar Oulad Haddou Rahou contrôlé par l’ONEP et la norme admissible par
l’organisation mondiale de la santé (OMS), des eaux de surface.
Zone à risque moyen (4), dont la teneur est entre 500 ppm et 4700 ppm. Cet intervalle défini la norme
admissible par l’OMS des eaux de surface et le puits abandonné à Sétolazar.
Zone à risque fort (5), dont la teneur est supérieure à 4700 ppm, et indiquant les zones qui sont riches
en sulfures.
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Figure 7. Répartition qualitative des rejets miniers en fonction des degrés d’oxydation.
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Figure 8. Répartition quantitative du soufre en fonction des degrés de contamination.
La carte de distribution du fer (figure 9)
La carte de la distribution du fer a également été subdivisée en cinq classes selon le niveau de
contamination. On spécifie les catégories suivantes :
Zone intacte (0), dont la teneur en fer est inférieure à 5 ppm. Cette teneur est le seuil minimal
admissible par l’organisation mondiale de la santé (OMS) en 2006 pour les eaux de surface.
- 38 -
Zone normale (1), dont la teneur varie entre 5 ppm et 50 ppm. C’est l’intervalle admissible par l’OMS
des eaux de surface.
Zone contaminée (2), dont la teneur varie entre 50ppm et 210ppm. Cet intervalle représente la norme
admissible de l’OMS pour les eaux de surface et la norme marocaine.
Zone à risque (3), dont la teneur varie entre 210 ppm et 2100 ppm .Cet intervalle représente la teneur
en fer entre la norme marocaine et la teneur analysée dans un puits abandonné sis à Sétolazar.
Zone à risque fort (4), dont la teneur est supérieure à 2100 ppm, qui représente les endroits à pH très
faible où l’oxydation est intense.
La carte des pentes (figure 10)
Les pentes sont classées en quatre catégories et codifiées de 1 à 4 selon la possibilité de faciliter la
contamination.
-Zone de très faible risque (1), dont la pente dépasse 25%, où les conditions sont défavorables pour
la stagnation des eaux et l’oxydation des minéraux sulfureux.
-Zone à risque moyen (2), dont la pente varie entre 15% et 25%. Ces pentes favorisent légèrement
le processus de DMA en présence de la matière sulfureuse, de l’air et de l’eau.
-Zone à risque fort (3), dont la pente varie entre 5% et 15%. Ces pentes favorisent le ralentissement
de la circulation des eaux pluviales en engendrant le processus de DMA.
-Zone de très fort risque (4), dont la pente est inférieure à 5%, Cette faible pente favorise la
stagnation des eaux pluviales. En effet, la combinaison de ces eaux avec des matériaux sulfureux
(pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite,…) en présence d’oxygène peut conduire à des réactions
d’oxydation des sulfures (éq. 2).
FeS2(s) + 7/2 O2 (g) + H2O (l) Fe+2(aq) + 2 SO42-(aq) + 2H+ (aq) + énergie (éq.2)
- 39 -
Figure 9. Répartition quantitative du fer en fonction des degrés de contaminations.
- 40 -
Figure 10. Répartition des pentes en fonction de la susceptibilité de génération du DMA.
- 41 -
Discussion
En dépit des résultats de ce travail, il apparait nécessaire de souligner l’importance de procéder à un
aménagement urgent de la zone minière de Nador. D’ailleurs, le degré de fragilité s’intensifie en
s’approchant des points d’exploitation directe où les zones marquent l’indice (4) sur la carte de la
vulnérabilité environnementale. Elles représentent les foyers à risques forts. Dans ces zones le pH des
eaux stagnantes a enregistré des valeurs très faibles. Elles sont chargées excessivement en métaux
lourds. Les dépôts des minéraux secondaires ferro-sulfatés dépendent de la pluviométrie et de la
température. Ils se prolifèrent en période estivale (basses eaux) et se diluent en périodes hivernales
(hautes eaux) pour maintenir le cycle. Les zones intactes restent bien préservées par les sommets des
montagnes et des collines, et ou reculées par rapport aux gisements.
- 42 -
Conclusion
Les rejets stériles des trois anciens sites d'exploitation minière, renferment d'importantes
quantités de minéraux sulfurés (pyrite, chalcopyrite, galène, arsénopyrite, etc.) disséminés
suffisamment pour activer de plus graves problèmes environnementaux par le DMA.
Les analyses géochimiques et minéralogiques indiquent la présence d'une oxydation des
éléments Ferro-sulfatés, autocatalysés. Ces conditions physico-chimiques particulières vont conduire à
la solubilisation d'autres éléments métalliques (Pb, Ni, Zn, Cd, Cu,...) en présence des millions de
tonnes de terrils, exposés directement aux différents agents climatiques (percolation d'air et des eaux
météoriques). Durant la période sèche, il y a des minéraux sulfatés qui se forment, ils sont favorisés
par l'évaporation de l'eau. Ces minéraux de néoformation, font donc stocker les métaux. Par la suite, et
étant solubles, ces minéraux perdent leurs contenus en métaux lourds, pendant la saison humide. Ce
cycle, engendre des variations de concentrations en métaux dans le sol et dans la nappe phréatique.
Donc, le DMA est perpétuel tant que les résidus sulfurés persistent.
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Source internet DEP : http://www.dep.state.pa.us/dep/deputate/minres/bamr/amd/science_of_AMD.htm