V.4 Calcimétrie
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Échantillons
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Masse de l'échantillon
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T° (K)
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Volume de CO2
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Masse de MnCO3
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%MnCO3
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K 55
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0,286
|
289,6
|
35,0
|
0,14755
|
51,59
|
|
K 67
|
0,292
|
289,6
|
44,5
|
0,1876
|
64,24
|
|
Kis 1-30
|
0,478
|
289,6
|
2,00
|
0,00843
|
1,76
|
|
Kis 1-58
|
0,478
|
289,6
|
5,50
|
0,02319
|
4,85
|
|
Kis 13201 RG
|
0,490
|
289,6
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
|
Kis 13200 RG
|
0,489
|
289,6
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
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Kis 1769 RG
|
0,499
|
289,6
|
1,50
|
0,00633
|
1,27
|
Tableau V.4.1 : Résultats de la calcimétrie
Les résultats de la calcimétrie sont
présentés dans le tableau ci-dessus. Ces données sont
intéressantes car elles nous permettent de voir que le pourcentage en
carbonate MnCO3 diminue lorsque l'on se rapproche de la surface. Ce qui
confirme que plus l'échantillon est proche de la surface, plus il est
altéré.
25
V.5 Microscope électronique à balayage
(MEB)
Si le microscope polarisant et la diffraction des rayons X
permettent de déterminer les différentes phases minérales
présentes dans un échantillon, le MEB donne en plus la
composition chimique de ces phases.
Le MEB permet de se rendre compte qu'une phase minérale de
formule chimique simple, comme on l'a présenté au tableau V.3.1,
peut en effet contenir plusieurs impuretés d'autres
éléments.
Seules trois échantillons ont été
analysés par le MEB. Un échantillon sain (le K 67) et deux
échantillons altérés (le Kis 1-30 et le Kis 1769 RG).
K 67
On a vu que cet échantillon contenait la rhodochrosite,
la spessartine et la braunite. Pour cet échantillon on a analysé
:
? le contenu d'un grain de spessartine par un mapping qui donne
les éléments contenus dans une zone et leur position (annexe 18),
ensuite la composition en 7 points de cette spessartine
sélectionnés suivant leur teinte de couleur. Cette
dernière analyse a permis d'établir la formule structurale en
chacun de ces points comme présenté à l'annexe 19, afin de
voir si la spessartine reste homogène. Dans cette analyse, il est
important de s'attarder sur trois groupes de points :
? les points 1 à 4, sont des zones qui marquent bien la
spessartine (annexe 20), leurs formules structurales sont respectivement :
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Points
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Formules structurales
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1
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Al2(Mn1.40Fe0.07 Ca0.06Mg0.06Zn0.02)Si3O12
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2
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Al2(Mn1.32Fe0.08 Ca0.07Mg0.05Zn0.03)Si3O12
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|
3
|
Al2(Mn1.12Fe0.05Ca0.05Mg0.06Zn0.02)Si3O12
|
|
4
|
Al2(Mn1.10Fe0.06 Ca0.05Mg0.08Zn0.02)Si3O12
|
Tableau V.5.1 : Formules structurales aux points 1 à 4.
? les points 5 et 7 constituent une phase avec des teneurs non
négligeables de carbone, calcium et magnésium par rapport aux
points précédent, et une très faible teneur en aluminium
(annexe 21). Vu cette proportion élevée en carbone à ces
points, ces derniers seraient peut-être des résidus de
rhodocrosite, car on a vu qu'il y avait des résidus de rhodocrosite dans
la spessartine. Leurs formules structurales, s'il s'agit de la spessartine,
seraient respectivement :
26
Points
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Formules structurales
|
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5
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(Al0.01C1.47) (Mn1.32 Fe0.06Ca0.66Mg0.33Zn0.02)Si3O12
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7
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(Al0.01C2.07) (Mn0.43Fe0.02Ca0.20Mg0.07Zn0.05)Si3O12
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Figure V.5.1 : Aspect
caractéristique des cristaux de pyrolusite (en aiguille
enchevêtrées), (image MEB).
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Tableau V.5.1 : Formules structurales aux points 5 et 7.
? le point 6, qui montre une phase claire, avec une teneur plus
importante en
manganèse (annexe 22). La formule structurale en ce point
est :
(Al1.37C0.38) (Mn3)Si3O12
On voit donc que la spessartine ne reste pas homogène, et
des substitutions du Mn2+ par le Fe2+, le
Ca2+, le Mg2+ et le Zn2+, et celles du
Al3+ par le C4+ .
? le contenu d'une zone de la matrice (annexe 23), celle-ci est
riche en C, O, Mn (constituants de la rhodocrosite) Al, Si (constituants de la
spessartine et de la braunite) et contient d'autres éléments en
faibles proportion (Mg, Zn, Fe, Ca,...).
? un cristal bien développé de rhodocrosite (annexe
24).
Dans cet échantillon a été observée
également une phase très claire, riche en éléments
plus lourds : Cu, Zn et Ni, mise en évidence par analyse
séquentielle point par point (donnée par les points 8 et 9 en
annexe 25). Ce qui confirme les proportions élevées de ces
éléments dans les analyses chimique. Cette phase minérale
contient également du carbone, de l'oxygène et du
manganèse principalement. Il n'a pas été possible de dire
de quelle phase minérale il s'agit.
Kis 1-30 Observations
Les principaux éléments dans cet échantillon
ont été l'oxygène et le manganèse. Tout de
même on voit une importante proportion en carbone. Ce dernier ne fait
probablement partie d'aucune phase minérale, mais sa présence est
due à l'enduit de carbone faite à la surface.
Dans cet échantillon on observe la façon dont
cristallise la pyrolusite (figure V.5.1).
27
On y voit également apparaître des filons. Sur le
mapping (annexe 26), on peut voir des points riches en silicium, ceux-ci sont
probablement des contaminations provenant de la scie utilisée lors du
sciage de l'échantillon, car ces points apparaissaient très en
relief.
En analysant de près un filon point par point, on voit que
ce dernier est dans une masse de pyrolusite, alors que dans le filon on observe
sur les bords une augmentation de la teneur en potassium (annexe 27), ce qui
peut se traduire par un début de cristallisation de la
cryptomélane. Au centre du filon on a encore des fortes concentrations
de pyrolusite, alors que le potassium est très faible, et donc on ne
retrouve pas de la cryptomélane au centre (voir annexe 28). Ce filon est
traversé par des petites veines riches en pyrolusite (annexe 29), ce qui
témoigne d'une deuxième phase de lessivage qui a
remobilisé la pyrolusite. La présence de pyrolusite dans ces
veines secondaires indique que dans celles-ci on y retrouve des conditions
(pression, pH,...) différentes que dans le filon principal.
Dans cet échantillon on peut voir également un
cristal hexagonal de pyrolusite au centre d'une masse de pyrolusite en
aiguilles suivi d'un filon qui présente un début de
cristallisation de cryptomélane sur les bords (annexe 30).
Discussion
Lors du processus d'altération, il y a enrichissement en
oxydes de manganèse. La pyrolusite cristallise soit dans les vides
laissés par la dissolution totale des grenats spessartine et de la
rhodochrosite, soit en aiguilles (observation la plus courante). On a
remarqué que la cryptomélane ne cristallise que lorsque
l'altération a créé la fracturation de la roche. La
cryptomélane cristallise alors dans ces fissures à partir des
bords (cristallisation centripète).
Kis 1769 RG Observations
Dans cet échantillon, on a sélectionné une
zone qui montrait la présence de plusieurs phases minérales
à cause des variations de teintes. On a fait un mapping de la zone
(annexe 31), ce qui a montré que la zone contient principalement
l'oxygène, le carbone (dû à l'enduit de carbone fait en
surface), le manganèse, l'aluminium, mais également le barium, le
potassium, le strontium, et d'autres éléments en faible
proportion.
En faisant des mesures ponctuelles, on voit que les phases
claires sont riches en pyrolusite (annexe 32), mais avec une faible proportion
en manganèse par rapport à l'échantillon
précédent, avec en plus une diminution de la proportion en
manganèse moins la phase apparait claire ; on voit aussi que les phases
gris foncées, cristallisées dans ce qui ressemble à des
filons, sont enrichis en aluminium par rapport aux zones claires (annexe 33 et
34) et pas en potassium comme c'était le cas pour l'échantillon
précédent.
Discussion
Ici on remarque que les fissures laissées par la
fracturation et les lessivages sont envahis par une phase alumineuse (la
lithiophorite). Signalons que le MEB utilisé ici ne détecte que
les
28
éléments allant du béryllium à
l'uranium. Donc, le lithium et l'hydrogène présents dans la
lithiophorite ne peuvent pas être détectés. Dès lors
on a affirmé que c'est la lithiophorite grâce aux observations
faites en DRX.
Discussion générale
Une étude menée par le Mineralium Deposita (1978)
sur l'évolution minéralogique du manganèse dans trois
gisements d'Afrique de l'Ouest: Mokta, Tambao et Nsuta, a abouti à des
conclusions qui peuvent s'appliquer sur ce gisement de Kisenge qui nous
intéresse. D'après cette étude, la lithiophorite provient
de l'altération des grenats spessartine lors du processus d'hydrolyse
accompagné de lessivage. Une partie du manganèse mobilisée
est alors recombinée avec les résidus d'hydrolyse (dont
l'alumine) sous forme de lithiophorite. Le remplacement du grenat par la
lithiophorite a lieu soit du centre vers la périphérie, soit de
la périphérie vers le centre.
L'étude montre également que la cryptomélane
peut provenir aussi de l'altération de la spessartine. La
cryptomélane remplace d'abord la gangue siliceuse des grenats, ensuite
elle occupe les plages hexagonales des grenats altérés, le
remplacement se faisant toujours de la périphérie vers le centre,
à la faveur de microfissures ou de tout autre défaut de
structure. Mais la cryptomèlane provient surtout de la transformation de
la pyrolusite au cours du processus d'évolution du manganèse. On
constate une microfissuration de la pyrolusite le long des clivages avec
croissance de cryptomélane dans ces fissures.
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