Connaitre la géochimie et géologie de l’or

L’or est un minéral inerte, peu sensible au temps qui passe et à l’oxydation. Cette affirmation est-elle bien vraie ? La géochimie de l’or est en réalité bien plus complexe, et se résigner à cette affirmation revient à se fermer des portes sur sa réalité. Nous allons donc ensemble essayer de comprendre comment l’or se forme, nous permet, à nous orpailleur, de mieux appréhender le pourquoi de sa présence ici et non là. Nous étudirons ici 2 phénomènes propres à l’or en France en matière de géochimie, savoir le lessivage de sulfures aurifères, le dépôt de l’or puis la remobilisation de l’or.

la geochimie de l'or commence par les eaux hydrothermales

D’un point de vue atomique, l’or appartient à la classification périodique 1B au même titre que le cuivre et l’argent. Le fait que l’or se trouve sur cette colonne “B”, le place au même niveau que les autres éléments de cette même colonne. Il peut donc cristalliser en réseau cubique à face centrée.

La place de l’or dans le classement périodique des éléments.

La majeure partie de l’Au dans les planètes et les météorites de notre système solaire se trouve dans des solutions solides à haute température – Fe-Ni métalliques et monosulfures Fe-Ni (Mss) et Fe-Cu (Iss). Au les laisse sous un remaniement fluide. En conséquence, des minéraux Au se forment. Ils sont principalement développés dans les gisements hydrothermaux de la partie supérieure de la Terre continentale. Au est l’élément chimique le plus noble. Ainsi, la majeure partie de l’or dans les gisements apparaît sous forme d’or natif sous les formes Au-Ag, Au-Ag-Hg, Au-Cu, Au-Pd et Au-Pt. La caractéristique la plus importante de l’or natif est sa finesse, c’est-à-dire la teneur en Au dans l’échantillon minéral, exprimée en ‰. 

L’or ne se trouve jamais sous forme pure. Elle se lie toujours avec des systèmes minérales tierces. Nous allons voir ces systèmes minérales :

Le système minéral Or- Argent.

La majeure partie de l’or natif apparaît sous forme de solutions solides cubiques avec un systèmel Au-Ag. Il a été établi que la série Au-Ag est ininterrompue dans la composition. la concentration en or dans ce système peut varier ce qui donne lieu à plusieurs types de composées :

  • L’or, si le système contient moins de 30% d’argent pour une finesse de 1000-700.
  • L’electum, si le système contient entre 30% et 70% d’argent pour une finesse de 700-300.
  • Le kuestelite, si le système contient plus de 70% d’argent pour une finesse de 300-100.

La taille des cristaux d’or varie du colloïdal (<0,1 micron) à plusieurs cm, généralement autour d’une fraction de mm. L’or colloïdal colore en vert le quartz ressemblant à de la calcédoine. 

L’or de haute qualité est typique des gisements d’or-quartz hydrothermaux plutonogéniques. Ces formations sont la principale source de gisements d’or de placers. L’électrum, la kuestelite et l’argent contenant de l’or, leurs dendrites, leurs cristaux squelettiques et en forme de fil sont typiques des gisements hydrothermaux volcaniques. Répandu dans ces gisements, l’électrum correspond au fameux «électron» des anciens Grecs, et à «l’or blanc» des Incas.

fil d'o typique d'un gisement de type volcanique

Les cristaux d’or des dépôts endogènes primaires sont dispersé en plaques. Les zones de croissances tardives sont enrichies en Ag et Hg (généralement de manière insignifiante). Dans les gisements métamorphiques, les pépites d’or sont azonaux et des inter-croissances de composition différente sont observées. Dans les placers, les grains d’or sont généralement entourés de d’or poreux de qualité supérieure. L’argent est lessivé sur ces spécimens. Dans les placers, l’or natif se trouve souvent avec des minéraux d’éléments du groupe du platine (ferroplatine, plomb, Fer, et d’autres alliages).

Le système minéral Or- Mercure.

Après l’argent, le mercure (Hg) est la deuxième impureté élémentaire la plus rependu dans l’or natif. Dans les minerais formés dans des conditions de faibles pressions, il existe des amalgames cubiques d’or mercureux (Au-Hg), l’électrum mercureux (Au-Ag-Hg) et le kuestelite mercureux (Ag-Au-Hg). L’or mercureux contient jusqu’à 18% de mercure et l’argent mercurien jusqu’à 26%. Les amalgames Or enrichis en mercure sont beaucoup plus rares. Ils s’associent généralement au Hg natif.

Le système minéral Or-Cuivre.

Le cuivre est la troisième impureté élémentaire la plus répendu dans l’or natif, après l’argent et le mercure. Les systèmes Au-Cu pauvres en argent et Au-Ag pauvres en cuivre se forment à des températures inférieures à 350 ° C et se trouvent dans les gîtes hydrothermaux, parmi les péridotites, les komatiites et les rodingites. Ces derniers minéraux remplacent le cuivre natif. 

Le système minéral Or-Fer.

Il a été établi par une combinaison de méthodes magnétomotrices et minéralogiques que l’or ferreux hautement magnétique avec 4-5% en poids de fer décrit précédemment montre des inter-croissances cristallines fines d’or avec 0-0,2% de fer.

L’oxydation de l’or.

On dit dans le langage commun que l’or ne s’oxyde pas. Pourtant l’or subit bien des formes d’oxydation et autres réactions chimiques.

L’or possède 4 types d’oxydations :

  • L’or aureux Au(I): la forme aqueuse de l’or n’existe pas contrairement au l’agent (Ag+). Du coup, l’or ionique doit se lier soit avec un cation (charge négative) comme le [Au(Nh3)2]-, neutre sous forme de [AuCl]0 ou anion (positive) sous forme de [AuCl2]-.
  • Au(II) : ceci correspond une double oxydation de l’or, lorsqu’une liaison Au-Au est susceptible de se former dans le complexe avec des catalyseurs soufrés.
  • Au (III) ou l’or aurique : il s’agit d’un complexe de forme cubique et cet état d’oxydation est très important car utilisé notamment pour créer l’eau régale.
  • Au (V) : complexe très difficile à reproduire à l’état naturel.

La forme du transport de l’or dans des conditions de hautes températures et de hautes pressions avec des espèces du soufre est d’importance majeure compte tenu de la très grande stabilité des complexes de Au(I) avec des ligands soufrés. Il faut donc comprendre que dans le milieu naturel, dans des conditions de pressions et de température extrêmes, l’or sous forme aqueuse et oxydée est sous forme aureuse avant de se réduire et se cristalliser dans sa matrice de quartz.

La bio/géochimie de l’or.

L’or a servi de médicament contre la lèpre en Chine au XIIIeme siècle sous forme d’aurichlorique. Il faut attendre 1890 pour que Koch utilise de l’AuCN lors des recherches de ce chercheur pour trouver un vaccin contre le bacille de la tuberculose mais aussi plus tard de la syphilis. C’est plus dans les années 1925 que le traitement de la tuberculose avec de l’or a été associé a des composés soufrés pour le rendre plus efficace et surtout avec moins d’effets secondaires. Cette nouvelle forme sert également d’anti-inflammatoires pour le traitement de l’arthrite.

L’intérêt majeur de l’or pour la médecine est sa forme aureuse Au(I) associé au soufre Au-S. Cette forme connait un intérêt particulier pour l’utilisation de révélateur biochimique sous IRM. Les mécanismes sont d’une importance primordiale pour la biogéochimie de l’or. Ils montrent que l’or serait très facilement réduit et piégé par la matière organique riche en composés soufrés.

eau regal et geochimie de l'or

Dans le milieu végétal aussi, il existe un organisme vivant capable de fixer l’or. Il s’agit d’un champignon primitif du type des lichens capable de fixer l’or de type métallique (natif) à travers des conglomérats riches en matière organique (tucholite). Autre exemple , il s’agit du complexe argilo-humique, connu des agriculteurs, qui serait capable d’assurer un mode de transport de l’or à l’état colloïdal adsorbé sur des acides humiques. Il a été démonté par les chercheurs agronomes que les acides humiques sont capables de dissoudre et de complexer l’or en solution. C’est ce qu’on appelle l’eau régale. Un parfait exemple de géochimie aurifère et naturel.

L’or fond à une température de fusion de 1064 °C et sa température de vaporisation est à 2960 °C. L’or est donc très dense mais également très ductile (malléable). Il possède des caractéristiques très recherchés dans l’électronique pour sa conductivité thermique et électrique. Il ne s’oxyde pas et garde ses propriétés dans le temps.

Les modes de dépôts de l’or.

L’or se retrouve dans les roches par le biais de migrations favorisées par des conditions physico-chimiques, en lien avec la géologie. Les secteurs de failles actives, avec volcanisme proche, le voisinage de massifs granitiques, les zones d’exercices de fortes températures et pression sont autant de conditions favorisant la migration et le dépôt de l’or.

Comme nous l’avons vu, l’or peut se combiner, avec les facteurs de température et de pression, avec des complexes soufrés pour migrer plus loin de sa source. Il peut donc se trouver avec des sulfures, de manière visible. C’est le cas des anciennes mines du District Saint Yrieix La Perche, Haute Vienne, par exemple. Mais il existe aussi de manière invisible, à la taille de quelques microns, inclus dans les sulfures. Dans ce cas, le minerai est considéré comme réfractaire et nécessite un traitement préalable pour avoir une bonne récupération finale de l’or : grillage/oxydation du minerai avant le broyage et la cyanuration. Dans les minerais réfractaires, on retrouve celui de la mine de Salsigne (Aude), qui a donné lieu à la production d’autres matières minérales valorisables (argent, cuivre, arsenic, soufre, bismuth).

Ponctuellement, l’or peut se retrouver dans des filons de quartz tardifs, de manière visible et formant de belles quantités, exceptionnelles. C’est le cas dans les Alpes (Col de la Madeleine, Haute Savoie, Mine de La Gardette, Isère), en Bretagne (Pépite de Loudéac, Finistère ; pépite « Cœur de Bretagne » Sud Finistère) ; en Occitanie (Pépite « L’Occitane de Sabine »). 

Cette revue des modes de dépôts de l’or n’est pas limitative. On sait que l’or accompagne certains métaux, de manière préférentielle. C’est l’argent, l’arsenic. Dans les Pyrénées une étude faisait le lien entre or et nickel, dans les mines de plomb et zinc. Mais il est vrai aussi que l’or peut connaître une présence favorisée par un contexte régional de massifs granitiques sous-jacents, avec des terrains superficiels enrichis en sulfures, à la faveur de remaniements avec de nombreux sulfures inclus. C’est le cas de l’Ariège où l’or serait attesté dans les pyrites des sources du Salat à Saint Girons. 

Opportunément, le BRGM a fait des études d’analyses géochimiques pour la plupart des métaux de bases et des métaux précieux. Une revue de ces indications permet de comprendre pourquoi certaines régions ont été exploitées par les anciens (région de Saillagouse, Pyrénées Orientales) en mode alluvionnaire ou en roche, quand l’or était visible (région Ax les Thermes, Ariège, multitude des Aurières du Limousin en Haute Vienne, Creuse, Dordogne). 

La remobilisation de l’or

Ce qui intéresse l’orpailleur, c’est la possibilité de récolter de l’or dans les alluvions. Mais cet or ne vient jamais par hasard. Outre les facteurs de concentration abordés dans d’autres pages, il revient à éclaircir l’étape du passage de l’or en roche à l’or alluvial.

Le cycle normal de ce passage est une première désagrégation par action mécanique (action du gel, érosion d’un glacier, crue, glissement de terrain…) qui va affecter le filon contenant l’or visible ou inclus dans les sulfures. Elle peut se faire en même temps qu’une altération par les eaux superficielles. Celles-ci ne vont pas agir seules. La vie biologique va mener son action oxydo-réductrice pour attaquer le soufre et le fer des minerais, pour que l’or puisse enfin apparaître de manière visible ou grossir en taille. Un monde bactérien très diversifié va être un agent actif, pour dégager l’or et le reconcentrer. Ce monde bactérien sera sensible au PH de l’eau, donc à la nature des roches du bed rock traversé au cours de la migration des alluvions porteurs en or. On rajoutera, à l’action bactérienne, l’action des acides organiques tels l’acide humique (issu de l’humus et de sa décomposition).

On n’oubliera pas que la végétation peut être marquée par une augmentation de la teneur en or d’un sol. Elle peut concentrer l’or à sa manière, dans les parties vivantes de ses cellules. Cet or se retrouvera concentrée à la mort du végétal, dans les sols superficiels. Mais en France, ce cas de figure n’a pas été étudié de manière développée.

De manière générale, on passe donc de l’or filonien à l’or éluvial, en dépôt de pente. Puis en bas de pente, le système de ruisseaux et rivières prendra le relais. La présence de sulfures contenant de l’or conditionnera la possibilité d’enrichissement des particules d’or. Trop peu, l’or se laminera au cours de son transport. En quantité suffisante, l’or pourra présenter des grains et des paillettes avec relief. Les divers obstacles et failles seront à même de concentrer l’or et les sulfures présents et permettre des concentrations d’or motivantes pour les chercheurs d’or amateurs, en France. Ces sulfures alimenteront les particules d’or présentes, au cours de leur désagrégation. 

Source :  Natural system of the gold – silver. Geochemistry et Eric Juan, merci à lui.

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